基于FPGA的高速多通道实时脑电图采集系统优化设计

本文档深入探讨了"基于FPGA的高速多通道实时同步采集传输系统的设计与实现"这一主题，针对传统多导联脑电图机中存在的主控器ARM与SDRAM及FPGA之间的通信效率低下、数据吞吐量小的问题，提出了一种创新的解决方案。通过在FPGA中集成控制功能，将原本的SDRAM转化为"内部FIFO化"的存储结构，FPGA通过前后两对FIFO进行异步时钟下的交替读写，从而实现了数据的无缝传输，提高了数据传输效率。这种设计策略减少了数据在转移过程中的重复拷贝和复杂操作，显著提升了数据处理速度。 FPGA作为硬件加速器，其并行处理能力被充分利用，通过精心设计的并行接口协议，实现了FPGA和ARM之间的高效通信。这样，FPGA与SDRAM在功能上被等效成一块可以自动进行数据采集的SDRAM，大大简化了系统的架构，使得系统能够支持高达256导联的脑电图采集，采样频率甚至可达20kHz，满足了高性能实时同步采集的需求。 作者团队——杜玉晓、张浩腾等人来自广东工业大学自动化学院，他们的研究工作得到了国家自然科学基金项目的资助。文章还强调了该方案在实际应用中的优势，如提高了数据采集的实时性和准确性，对于推进生物医学工程领域，特别是脑电图分析设备的性能提升具有重要意义。 这篇论文不仅阐述了新技术在脑电图设备设计中的具体应用，还展示了如何通过FPGA优化硬件设计来解决关键性能瓶颈，对于从事类似领域的工程师和技术人员来说，是一篇值得深入研究的实用案例。