一种基于SOPC的多导联ECG实时监测系统
针对家用心电监护系统的需求，设计了一种基于SOPC的多导联ECG实时监测系统。系统以ADS1298为心电信号采集前端，通过将多个导联的心电数据发送到后端处理。系统后端采用内嵌了 Corx A9双核处理器的FPGA，并在ARM上搭建了
开发环境。在FPGA中通过并行处理、流水线设计和自定义IP核实现对心电数据的接收、格式转换、FIR滤波、LMS自适应陷波和数据缓存；在ARM上实现了Q检测算法、心率变异性分析和心梗检测算法，并通过SD卡和LCD屏实现心电数据的长时间存储及心电波形与诊断结果的实时显示。
目前，心血管疾病的发病率迅速上升，已经成为威胁人类身体健康的主要因素之一。常规的心电监护仪需要患者在有限时间内，到固定的医疗场所进行监护诊断，无法满足患者长期实时监护的需求，因此家用心电监护仪在人们的生活中发挥着越来越重要的作用[1]。现今，绝大多数的家用心电监护仪或是通过采集电路，将心电数据经互联网发送到医院监护中心进行远程监护[2-3]，或是实现多体征参数的监护，计算心率，画出波形等[4]。这些都没有对复杂的心血管疾病进行实时分析诊断。因此本文提出了一种针对家用的、可对心血管疾病实时分析诊断的心电监测系统。
本文使用内嵌了ARM Cortex A9双核处理器的FPGA，其运算处理能力强，可实时分析处理心电数据。通过软硬件协同设计，在ARM上实现了难以硬件化的QRS检测算法，心率变异性分析和基于卷积的心梗检测算法；在FPGA中实现FIR和LMS自适应陷波及数据缓存，减轻ARM处理负担，提高数据处理效率。
基于SOPC的多导联ECG监测系统框架如图1所示，系统包括心电信号采集前端和心电数据处理后端两部分，两者之间通过ZigBee进行数据传输与控制。
2.1 心电信号采集前端
为了达到心电信号采集前端便携化的目的，使用了公司推出的专门针对ECG信号采集的ADS1298芯片。ADS1298内部集成了8通道24位带符号的模数转换模块，分别用来测量I、Ⅱ导联及V1～V6的6个胸导联信号[5]。根据这8个导联的信号经过一定的运算处理可得到十二导联心电信号[6]。其采样频率可在250 S/s～32 kS/s之间。
系统通过AgCl电极片拾取心电信号，ADS1298每完成一次采样转换，控制ZigBee模块将所用到的导联的心电数据发送到心电数据处理后端。其软件控制流程如图2所示。
2.2 无线传输模块
本系统使用接口的ZigBee模块。虽然ZigBee传输距离较短，速率慢，但由于系统AD采样速率较低，并且针对家用，传输距离限于几十米范围，再加上ZigBee功耗低，因此ZigBee满足设计要求[7]。首先系统上电后要检测前端与后端是否建立连接。图3所示为判断是否建立连接流程。
2.3 心电数据处理后端
心电数据处理后端的主要任务是通过FPGA与ARM完成对心电数据的预处理与算法处理。
FPGA中设计结构如图4所示。用多路并行处理的方式处理心电数据，且每一路的设计遵从流水线的设计思路，提高系统处理速度，实现实时处理。
2.3.1 UART模块
为灵活接收ZigBee的数据并将数据传送到后端处理，本系统在FPGA中用采用有限状态机的方式实现了UART接口。
2.3.2 数据格式转换模块
由于FIR滤波与LMS自适应滤波均为浮点数运算，因此该模块的主要功能是将心电采集前端发送的24位整型数据转换成对应的32位浮点型数据。其结构如图5所示。
2.3.3 FIR滤波模块
从心电采集前端发送的心电数据中有由呼吸引起的基线漂移，其频率在0.5 Hz左右[8]，因此设计了截止频率为0.5 Hz的FIR滤波器。经测试，1 000阶滤波器效果较好。
FIR滤波器本质上是卷积运算，仅涉及移位、相乘、累加运算。在中设计得到的滤波器系数均为浮点数，因此采用自带的浮点乘法器与浮点加法器IP核。考虑到滤波器的阶数为1 000阶，因此采用串行结构且只用一个浮点乘法器与浮点加法器。经计算，完成移位、1 001次乘法、1 000次加法需占用9 000个周期左右。而系统时钟为50 MHz，可得该模块吞吐率可达160 kb/s。心电信号的采样率为250 Hz，所以该FIR滤波器可实时处理心电数据。图6所示为FIR滤波器的具体结构。该模块对FPGA资源占用率为2%。
2.3.4 LMS自适应滤波器
前端心电采集系统发送的心电数据中有较严重的50 Hz工频干扰，所以设计了基于LMS算法的自适应陷波器[9]，抑制输入信号中的工频干扰。
基于LMS算法的自适应陷波器结构如图7所示。其中X(t)是含有干扰信号的输入信号，干扰信号频率为&，由于干扰信号的幅值与相位未知，因此提供两个相互正交的单频信号sin(&t)与cos(&t)，通过调整权值来合成与干扰信号相同的信号，将输入信号与合成的干扰信号作差就可得到有用信号。
LMS自适应陷波器所涉及的运算仅为乘法和加法，且都为浮点运算，为节省FPGA资源，使用一个浮点乘法器和加法器。经计算，按照此种方法，该模块的吞吐率可达16 Mb/s，可实时处理心电数据。该模块对所用FPGA资源占用率为2%。
2.3.5 基于自定义IP核的数据缓存模块
为提高ARM的处理效率，以自定义IP核形式设计了数据缓存模块将心电数据存储到片外的S中，之后由ARM读取SD中的数据作算法处理。本系统ARM与FPGA之间通过AXI总线进行数据交换。
数据缓存模块的实现是基于Altera的Qsys硬件平台。在Qsys中添加SDRAM Controller，通过FPGA和ARM分别对SDRAM Controller的控制，来完成对片外SDRAM的读写。SDRAM Controller是基于Avalon总线实现的Avalon从端口。因此在FPGA中实现对SDRAM Controller的控制是通过遵循Avalon总线传输协议编写一个Avalon主端口。然后将该Avalon主端口模块例化为自定义IP核添加到Qsys中，便可实现在FPGA中对SDRAM Controller的控制。ARM则通过AXI总线完成控制。
2.3.6 ARM处理平台
嵌入式ARM硬核为双核，且主频可达925 MHz，运算能力强，可实时处理心电数据。在ARM上构建了Linux操作系统，编程方式采用多任务编程，通过创建多个进程分别完成心电数据的读取，实现难以硬件化的心电检测算法，控制各模块之间协调工作，将心电数据以txt文件格式存储到SD卡当中，以及在LCD屏上显示心电波形和诊断结果。各进程之间通过共享内存的方式实现数据交互。图8所示为软件设计流程。
3.1 占用资源情况
系统总导联数为5导联，采样率为250 Hz。在友晶DE1-SoC开发板上运行，FPGA总资源占用情况如表1所示，占用资源在系统限度内。
3.2 ECG信号提取测试
图9(a)是心电前端采集系统采集的原始心电信号波形，有明显的基线漂移和较大的工频干扰。图9(b)为从系统SD卡中得到的经过FPGA滤波处理的心电图，可看到基线漂移被明显滤除，且50 Hz工频得到有效抑制。
3.3 系统测试
被测者身心状况良好。图10为液晶屏的显示，可实时显示心电波形及诊断结果。图中下方左边Heart Rate显示心率为69，正常；下方中间status显示正常心电信号(Norm)或是有心肌梗死前兆，图中显示的为Norm即正常心电信号；SDNN和NN50显示心率变异性结果，其中SDNN为0.133在正常范围（0.141&0.039 s）内，NN50显示30 s内相邻心跳间期的差值超过50 ms的心跳个数，为11个。
3.4 心电算法的实现
本系统实现了课题组前期QRS检测算法[10]，通过计算RR间期，可计算心率值。在此基础上本文进行了额外的心率变异性分析，从而辅助心血管疾病的预防。包含两个方面：(1)SDNN：全部心跳间期的的标准差，正常情况下该值一般在0.141&0.039 s的范围内[11]。(2)NN50：心电信号中所有每对相邻心跳间期的差值超过50 ms的心跳个数，数值越大表明心率变异性也越大[12]。
本系统也实现了课题组前期的基于V2、V3、V5、aVL导联和卷积神经网络的心梗检测算法[13]，该算法可达到总体96%的准确率。通过将在PC上离线训练好的卷积神经网络移植到SOPC平台，实现对心梗疾病的诊断。
本文提出了一种基于SOPC的多导联ECG实时监测系统，可以实现对心电信号的采集和无线传输，并在SOPC平台上进行实时数字滤波、算法分析诊断以及诊断结果和心电波形的显示。实验表明，本系统可以很好地采集人体心电信号，经处理后可得到良好的心电波形，并借助ARM处理器对心电数据实时算法分析，实现心电疾病的诊断。
原文标题：【学术论文】基于SOPC的多导联ECG实时监测系统
文章出处：【微信号：ChinaAET，微信公众号：电子技术应用ChinaAET】欢迎添加关注！文章转载请注明出处。
发布评论请先
美国加州大学洛杉矶分校的科学家利用光信息实现了神经网络计算，相较传统电子器件，其处理速度接近光速，但....
当输入数据具有依赖性且是序列模式时，CNN 的结果一般都不太好。CNN的前一个输入和下一个输入之间没....
但是，有一个非常酷的机器学习库 —— dlib 库，一下就吸引了我的注意力。首先，它是用 C ++ ....
在自然界中，在中大型动物中，一般是有性繁殖，有性繁殖是指后代的基因从父母两方各继承一半。但是从直观上....
为了解决这些局限，我们提出了一种基于深层2D卷积神经网络（CNN）的新方法。它和图像、音频生成模型的....
我在进行手动标记时，只要露出四分之一脸就算一个人脸，而我的同事们有的会把不明显的也算作人脸，或者看到....
当然，我们知道，就这一问题而言，如果我们应用完整的前向-后向算法，并且同样做出最大化边际概率的预测，....
海为PLC主机自带2 个通讯口，可扩展至5 个通讯口，每个通讯口都可以进行编程和联网，都可作为主站或....
“处理这些图像的棘手之处在于，图像中每个像素并不是全部只属于一个物体。”麻省理工学院计算机科学与人工....
下面再来说一下σ，它代表了sigmoid函数，上面是它的定义公式以及图形。我们为什么需要它？在上面我....
胶囊网络。是指在深度神经网络中构建多层神经元模块，用以发现并存储物体详细空间位置和姿态等信息的技术。....
AI科技大本营解读 KDD 2018 最佳学生论文。由中国科学技术大学、苏州大学与微软小冰团队合作的....
神经网络包含了许多互相连接的节点，称为神经元。输入的特征变量经过这些神经元后变成多变量的线性组合，与....
美国国家标准技术研究院（NIST）的科研人员研制出一种硅光芯片，可精确模拟神经网络。
a) 通过反复堆叠3*3的小型卷积核和2*2的最大池化层构建。 b) VGGNet拥有5段卷积，每一....
近日，凯斯西储大学医学院、纽约干细胞基金会（NYSCF）研究所和乔治华盛顿大学的研究人员联合提出了一种新方法，通过人类...
根据跟踪场景和情况，特定的问题可能会因不同的特性而发生。关键点描述符可用于被遮挡的对象，或者它们可以....
非监督学习的训练数据是无标签的数据。通过非监督学习，我们试图找到这些数据中隐藏的结构。自组织映射(S....
环境监测是环境治理的基础，日益受到人们的关注和国家的政策支持。传统的高成本、低密度的环境监测站已不能....
本系统由实时在线监测系统、数据显示分析系统、预警控制系统、喷淋系统（雾炮）、无线传输系统、后台数据处....
施工现场扬尘监测方案_大气环境监测设备|深圳扬尘监测厂家采用信息化技术结合集成电路技术处理监测参数数....
大气污染物由人为源或者天然源进入大气（输入），参与大气的循环过程，经过一定的滞留时间之后，又通过大气....
在最早提出GAP层的网中网（Network in Network）架构中，最后的最大池化层的输出传入....
近日，来自爱丁堡大学的研究人员提出了一种结合深度神经网络和树模型的新型模型——深度神经决策树(Dee....
TensorFlow.js团队一直在进行有趣的基于浏览器的实验，以使人们熟悉机器学习的概念，并鼓励他....
胶囊网络。是指在深度神经网络中构建多层神经元模块，用以发现并存储物体详细空间位置和姿态等信息的技术。....
Siraj Raval从数据、算力、算法、教学四个方面总结了近年来机器学习是如何民主化的
据VentureBeat报道，由谷歌旗下DeepMind Health、Moorfields眼科医院....
指纹识别模块的硬件设计采用 SOPC的设计思路［1］，在FPGA内部实现指纹读取 UART接口、FL....
人工智能及相关技术的发展，为心理学研究提供了突破性的研究方法和工具；心理学对大脑机制的研究成果运用于....
人工智能及相关技术的发展，为心理学研究提供了突破性的研究方法和工具；心理学对大脑机制的研究成果运用于....
对于上述代码中与模型构建相关的代码，请查阅官方《Deep MNIST for Experts》一节的....
每个数据集的结果如表2所示。我们选择不同的n和k值，得到不同的SRNN。例如，SRNN（16,1）表....
1940年代，科学家们模仿神经元的解剖学构造，发明了一种数据结构——神经元 perceptron。科....
一个神经元通常具有多个树突，主要用来接受传入信息；而轴突只有一条，轴突尾端有许多轴突末梢可以给其他多....
要设计深度学习算法解决临床问题，“需要对技术和临床实践两方面都拥有深刻的理解，”吕乐博士说：“AI ....
可微图像参数表示邀请我们提出了这样一个问题：“反向传播通过的是什么样的图像生成过程？”答案是相当多样....
如果你仔细看了上文中的gif，你会发现我们把5×5的特征矩阵转换成了3×3的特征矩阵，输入图像的边缘....
急急急！！！本人小白，在电机控制和神经网络都是新手，想请教一下大神们，有了解神经网络在电机控制方面的应用吗？有个导师给我...
本文将对基于阻抗测量技术与芯片在血液凝固时间监测系统的构建及应用作分析说明。
DeepMind的算法使用Moorfields提供的14884个匿名3D视网膜扫描图像进行训练，这些....
谷歌DeepMind与伦敦眼科医院合作研发的眼疾诊断算法的错误率为5.5%，而8名人类医生的错误率在....
Bengio从Hinton身上学到的经验是不要把自己的努力分散到不同地方。作为一名科研人员，他不应该....
区别于“传统”一切都基于云的人工智能（AI），这些基于现场应用设备的神经网络计算，可以被称为嵌入式A....
明斯基与帕珀特合著的《Perceptrons》一书，成为构建人工神经网络分析理论的基础。这本书在人工....
一份由 UCSF 医学院进行的研究显示，新创公司 Cardiogram 的神经网络能够通过监测使用者....
那么logistic回归受欢迎的原因是什么？一个迹象表明，Kaggle上的分类问题远多于回归问题，其....
系统基本构成将是多点监测预警，集中汇总监控的方式。工地测量点可根据需求设置一个或多个点，监控点可设置....
该设备采用光散射法进行粉尘颗粒物分析技术，和成熟的噪音监测模块集成设计，数据曲线平稳，方便安装，安全....
人脸识别技术已经有了非常广泛的应用，国内大规模监控系统背后运用的技术就是人脸识别。
消息报道，美国DARPA宣布“快速轻型自主”项目（FLA）日前完成第二阶段飞行测试，推出小型无人空地....
正如我们的BTAS 2018论文提到的，我们最近致力于通过增强数据集等措施改善原SAN模型的概括性表....
从“跳一跳”之后，又有一款小程序游戏因其独特好玩的个性，在朋友圈C位出道了。
几天前，谷歌发布了一款名为“猜画小歌”...
我在matlab中训练好了一个神经网络模型，想在labview中调用，请问应该怎么做呢？或者labview有自己的神经网络工具包吗？
[tr][td] 这学期一个半月了都在学习自定义外设，开始时做最简单的从外设，到后来的主外设。一个接着一个做，已经完成了...
天才就是当世上所有人都觉得他疯了的时候，他依然清晰地知道自己不是真的疯了，而是比旁人看的更长远。
——致敬为科学一...
　其实说句实话，我并不知道怎么回答这个问题。每一个学习者都是独一无二的个体，有自己的学习需求和目的。我所能做的，就是分享...
& && && && && && && && && &&nb...
labview的BP-Create-Project.vi、BP-Initial NN.vi和BP-Set-Terminal Condition.vi这些子vi在哪里找？需要下载对应...
编程设计了一个由 Raspberry Pi、Arduino Uno 和一个树莓派摄像头组成的自动驾驶机器人小车。通过使用 Python、C++ 和神经...
供应链服务
版权所有 (C) 深圳华强聚丰电子科技有限公司
电信与信息服务业务经营许可证：粤B2-<h3 class="form-title" data-v-6b秒快速估算装修报价㎡立即计算小间距LED显示屏价格几何？哪位大神有价格表可以参考一下吗？5个回答wduser_私信你，给我私信wduser_室内全彩小间距，我这边可以发给你wduser_LED显示屏品牌厂家 联诚发 提供：
价格按每平米来算
P1.6 10万左右
P1.9 7万左右
P2.0 3.5万左右
P2.5 1万3左右
由于市场变化，价格不能时时更新，仅供参考，具体可咨询，免费提供报价单等信息wduser_小间距LED报价单
面积（㎡）
小间距显示屏（质保3年）
LED显示屏体
6.4 m×3.8m
多屏图像处理系统
视频图像处理器
DTAVCT V1.0
[ 多屏图像处理系统 ] 合计
配套原装DVI/VGA/网线/电缆
[辅助系统 ] 合计
[ 系统设备 ] 合计
系统操作培训
运输费保险费wduser_你需要什么板子？室内全彩 P2.5 p3 p4p 5 p6（雷明顿光电）?热门问答1234567891011121314151617181920查看更多21222324252627282930相关问答1个回答wduser_1.
整体式：指现浇结构，如常见的现浇框架结构。伸缩缝最大间距：屋盖有保温措施50m，无40m。
...2个回答wduser_如果是两个立柱之间的距离一般正常使用为3米长，因为一般的型材是6米，3米的尺寸无论是工程施工方还是护栏生产厂家都比较好做，首先是不浪费材料，安装的时候省事省时非常方便；也有的可以做...2个回答wduser_根据《建筑设计防火规范》和《高层民用建筑设计防火规范》归纳如下：
室内消火栓的间距应保证同层任何部位有两个消火栓的水枪充实水柱同时到达，应由计算确定，且不大于如下要求：
不应大...2个回答wduser_上述间距要求是哪本规范上规定的，为何我在《高层民用建筑设计防火规范》和《建筑设计防火规范》中均未见到相关规定？
如果是设计手册或类似的手册上看到的，那么作为参考就可以了。
只要...2个回答wduser_这个注浆孔间距指的是钢花管在加工过程中，杆体上钻设的注浆孔之间的间距。隧道超前支护设计图纸上应该有大样图的。钢管前端加工成锥形，尾部焊接钢筋加劲箍，管壁四周钻四排压浆孔。1个回答wduser_1―外立杆；2―内立杆；3―横向水平杆；4―纵向水平杆；5―栏杆；6―挡脚板；7―直角扣件10―横向斜撑；11―主立杆；12―副立杆；13―抛撑；14―剪刀撑；15―垫板；16―纵...4个回答wduser_方便行走就可以了3个回答wduser_2、楼间距规定 房屋前后间距：普通小区居住用房可以用：楼高：楼间距=1：1.2比值计算。 按照国家规定(设计规范)以冬至日照时间不低于1小时(房子最底层窗户)为标准。间距是用建筑物...4个回答wduser_不是都有卡扣，最小距离不就挨起来了1个回答wduser_一般都是建议有限的空间尽量多排一些座位。适当的可以桌椅之间距离预留一人通过的宽度即可测黄道吉日抢平台优惠请大家推荐一份尚书7号OCR v6.1文字识别软件，需要破解教程和使用方法，谢谢了_百度知道
请大家推荐一份尚书7号OCR v6.1文字识别软件，需要破解教程和使用方法，谢谢了
&#xe6b9;答题抽奖
首次认真答题后
即可获得3次抽奖机会，100%中奖。
chenjiajunlkj
来自电脑网络类芝麻团
chenjiajunlkj
采纳数：1470
获赞数：791
擅长：暂未定制
参与团队：
前言：此版本的软件安装包附加破解教程我可以给您一份，不过仅供个人使用，切勿传播，希望可以帮助您破解教程1、软件下载解压，打开文件夹点击Setup.exe程序，点击下一步开始安装2、把序列号：“SSH70 ”输入进去，一般它会默认出现，如果没有出现请自己入，然后点击“下一步”3、根据安装向导提示，等待软件安装破解完成4、安装完成，已经是破解版了，使用不受限制
为你推荐：
个人、企业类
违法有害信息,请在下方选择后提交
色情、暴力
我们会通过消息、邮箱等方式尽快将举报结果通知您。> 问题详情
广泛前壁心肌梗死心电图表现在A.V1～3B.I、AVL、V6C.V1～6、AVLD.V3～5E.V3～6
悬赏：0&答案豆
发布时间：
广泛前壁心肌梗死心电图表现在A.V1～3B.I、AVL、V6C.V1～6、AVLD.V3～5E.V3～6请帮忙给出正确答案和分析，谢谢！
为您推荐的考试题库
您可能感兴趣的试题
1前间壁心肌梗死心电图表现在A.V1～3B.I、AVL、V6C.V1～6、AVLD.V3～5E.V3～6
我有更好的答案
请先输入下方的验证码查看最佳答案
图形验证：
验证码提交中……
每天只需0.4元
选择支付方式
支付宝付款
郑重提醒：支付后，系统自动为您完成注册
请使用微信扫码支付(元)
支付后，系统自动为您完成注册
遇到问题请联系在线客服QQ：
恭喜你被选中为
扫一扫-免费查看答案！
请您不要关闭此页面,支付完成后点击支付完成按钮
遇到问题请联系在线客服QQ：
恭喜您！升级VIP会员成功
提示：请截图保存您的账号信息，以方便日后登录使用。
常用邮箱：
用于找回密码
确认密码：