基于Fusion FPGA芯片的心電儀片上系統(tǒng)開(kāi)發(fā)

　　摘 要： 利用Actel公司的基于Flash構(gòu)架的模數(shù)混合型Fusion系列FPGA芯片，設(shè)計(jì)了一款低功耗片上的心電監(jiān)護(hù)儀采集顯示系統(tǒng)。結(jié)合Fusion系列的FPGA芯片的各種資源，實(shí)現(xiàn)了心電采集預(yù)處理模塊、數(shù)據(jù)的處理和顯示模塊的系統(tǒng)集成，完整地形成了片上系統(tǒng)。

　　心電監(jiān)護(hù)儀器的研制起源于國(guó)外，目前由于我國(guó)醫(yī)院用的心電監(jiān)護(hù)儀體積大、價(jià)格昂貴、維護(hù)費(fèi)用高，使用起來(lái)極其不便，因此儀器無(wú)法滿足家庭與鄉(xiāng)鎮(zhèn)醫(yī)院的使用要求。針對(duì)這種狀況，一種小型、價(jià)格低廉、便于維護(hù)的多功能心電監(jiān)護(hù)儀具有相當(dāng)?shù)氖袌?chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力[1]。

　　Fution系列的FPGA是世界上首個(gè)基于Flash構(gòu)架的模數(shù)混合的FPGA，即在數(shù)字FPGA的基礎(chǔ)上加入了模擬電路部分，解決了傳統(tǒng)模擬電路和FPGA分離給設(shè)計(jì)帶來(lái)的諸多問(wèn)題，降低了PCB板的制作難度，縮小了產(chǎn)品的體積。FPGA的可編程性使得系統(tǒng)易于升級(jí)。同時(shí)在數(shù)字系統(tǒng)中引入模擬電路，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)。

　　1 Fution FPGA介紹

　　Fution FPGA的主要特點(diǎn)主要體現(xiàn)在：

　　(1)單芯片：無(wú)需配置芯片；

　　(2)高安全性：晶體管受7層金屬保護(hù)，具有AES和Flash Lock加密技術(shù)；

　　(3)高可靠性：對(duì)高能量粒子轟擊具有免疫作用，具有很強(qiáng)的固件錯(cuò)誤免疫功能；

　　(4)上電即行：上電時(shí)間非常短，一般只有幾十個(gè)微秒左右；

　　(5)低功耗：無(wú)論是動(dòng)態(tài)功耗還是靜功耗都低于競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，IGLOO最低可達(dá)5 ?滋W;

　　(6)低系統(tǒng)成本：無(wú)需配置芯片，小功率電源芯片，無(wú)需加密芯片，PCB面積更小。

　　Fusion系列FPGA內(nèi)部框架如圖1所示。