SOPC架构的多导联ECG实时监护系统：心脏健康守护者

本文主要介绍了一种基于System-on-a-Package (SOPC) 的多导联心电图(Electrocardiogram, ECG) 实时监测系统的设计，该系统针对家用心电监护的需求，旨在提供一种便捷、实时的心脏健康监测解决方案。系统的核心架构包括心电信号采集前端和心电数据处理后端。 在信号采集前端，系统采用了Texas Instruments (TI) 公司的ADS1298芯片，这是一款专为ECG信号设计的高性能模数转换器，支持8通道的24位带符号采样，可以测量I、Ⅱ导联及V1-V6的胸导联信号，通过适当的信号处理技术，能够获取完整的12导联心电数据，采样频率范围宽广，从250Hz到32kHz，满足不同临床应用需求。 系统后端采用了一款内嵌了ARM Cortex A9双核处理器的Field-Programmable Gate Array (FPGA)，这种设计允许高效的数据处理和实时分析。在FPGA中，通过并行处理、流水线设计以及自定义IP核，实现了对心电信号的高效接收、格式转换、滤波（如FIR滤波器）和数据缓存，降低了对ARM处理器的压力，提高了数据处理速度。同时，FPGA还负责LMS自适应陷波器的应用，这是一种在线滤波器，能够实时适应信号变化，减少噪声干扰。 在ARM平台上，设计者实现了关键的心电图分析算法，包括QRS波检测，这是确定心脏节律的重要标志；心率变异性分析，用于评估心脏自主神经系统的功能状态；以及基于卷积神经网络的心梗检测算法，能够对复杂的心血管疾病进行实时分析和初步诊断。这些算法的软件实现充分利用了ARM的处理能力，提供了精确的诊断信息。 此外，系统通过SD卡进行数据存储，能够保存长时间的心电数据供后续分析或医生参考，而LCD屏幕则用于实时显示心电波形和诊断结果，提高了用户的可读性和互动性。ZigBee无线通信技术被用来连接前端和后端，实现数据的高效传输和系统控制，进一步提升了系统的便携性和灵活性。 这个基于SOPC的多导联ECG实时监测系统结合了硬件的高速处理能力和软件的高级分析功能，为家庭用户提供了方便快捷的心脏健康监护服务，对于提高心血管疾病早期预警和管理具有重要意义。