一种基于MCU的脑电信号实时滤波方法及数字滤波器技术

本发明专利技术公开了一种基于MCU的脑电信号实时滤波方法及数字滤波器，方法包括以下步骤：S1、初始化嵌入式系统参数，启动嵌入式系统；S2、采集当前脑电信号，对脑电信号进行预处理，得到并缓存预处理后的脑电信号；S3、判断缓存的预处理后的脑电信是否满足DMA半中断或全中断，若是，则进入S4；若否，则返回S2；S4、对预处理后的脑电信号进行滤波处理，得到滤波后的脑电信号，完成脑电信号实时滤波。本发明专利技术对脑电信号进行滤波处理精度高，数字滤波器比模拟滤波器有更高的信噪比，从而避免了采集脑电信号时模拟电路中噪声的影响。本发明专利技术的数字滤波器工作稳定可靠且灵活性强，相比于模拟系统可以很容易实现多路脑电信号的同时处理要求。易实现多路脑电信号的同时处理要求。易实现多路脑电信号的同时处理要求。

【技术实现步骤摘要】
一种基于MCU的脑电信号实时滤波方法及数字滤波器


[0001]本专利技术属于脑电信号处理领域，具体涉及一种基于MCU的脑电信号实时滤波方法及数字滤波器。

技术介绍

[0002]癫痫发作时，脑电波是有明显区别于静息脑电波，主要频率段为8
‑
25Hz之间，为了更好的让医生在电休克治疗后观察该癫痫脑电波形，需要去除一些其他杂波(眼电，肌电等其他生物电信号)，该设备应该要有对采集的生物电进行一些滤波处理的功能，凡是有能力进行信号处理的装置都可以称为滤波器。在近代电信设备和各类控制系统中，滤波器应用极为广泛；在所有的电子部件中，使用最多，技术最为复杂的要算滤波器了。滤波器的优劣直接决定产品的优劣，所以，对滤波器的选型和使用变得尤为重要。
[0003]数字滤波器是对数字信号进行滤波处理以得到期望的响应特性的离散时间系统。作为一种电子滤波器，数字滤波器与完全工作在模拟信号域的模拟滤波器不同。数字滤波器工作在数字信号域，它处理的对象是经由采样器件将模拟信号转换而得到的数位信号。数字滤波器的工作方式与模拟滤波器也完全不同：模拟滤波器完全依靠电阻器、电容器、晶体管等电子元件组成的物理网络实现滤波功能；而数字滤波器是通过数字运算器件对输入的数字信号进行运算和处理，从而实现设计要求的特性。数字滤波器理论上可以实现任何可以用数学算法表示的滤波效果。数字滤波器的两个主要限制条件是它们的速度和成本。随着集成电路技术的发展，其性能不断提高而成本却不断降低，嵌入式系统的处理速度越来越高，在嵌入式系统内实现实时滤波器也变得越来越常见。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供的一种基于MCU的脑电信号实时滤波方法及数字滤波器解决了现有的模拟滤波器对脑电信号滤波效果较差的问题。
[0005]为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：一种基于MCU的脑电信号实时滤波方法，包括以下步骤：
[0006]S1、初始化嵌入式系统参数，启动嵌入式系统；
[0007]S2、采集当前脑电信号，对脑电信号进行预处理，得到并缓存预处理后的脑电信号；
[0008]S3、判断缓存的预处理后的脑电信是否满足DMA半中断或全中断，若是，则进入S4；若否，则返回S2；
[0009]S4、对预处理后的脑电信号进行滤波处理，得到滤波后的脑电信号，完成脑电信号实时滤波。
[0010]进一步地：所述S1中，初始化嵌入式系统参数的方法具体为：
[0011]初始化嵌入式系统的ADC模块参数，分配消息邮箱的缓冲区；
[0012]启动嵌入式系统的方法具体为：
[0013]启动数据处理端线程、MCU外设SPI和DMA，设置DMA半中断或全中断，通过MCU外设SPI启动防护电路和信号调理电路。
[0014]上述进一步方案的有益效果为：采用消息邮箱FIFO的方式可以让数据先堆积到缓冲区内，等待MCU释放高优先级任务后，再由MCU来处理该任务，保证采集的脑电信号不会丢失。
[0015]进一步地：所述S2中，预处理的方法具体为：
[0016]将采集的脑电信号依次输入防护电路和信号调理电路，得到预处理后的脑电信号。
[0017]上述进一步方案的有益效果为：设置DMA半中断或全中断可以最大效率利用MCU的算力，当MCU采集的数量达到可以处理的数量时，立即通知MCU进行数据处理，同时采集端不停机，两个模块同时进行，实现脑电信号的采集和处理同时进行。
[0018]进一步地：所述S4具体为：
[0019]S41、读取缓存的预处理后的脑电信号，并将其存入消息邮箱中；
[0020]S42、通过数字信号处理线程从消息邮箱中读取预处理后的脑电信号，并将其依次输入至ADC模块、数字滤波器、数据存储模块、数据传输模块和PC端，得到滤波后的脑电信号，完成脑电信号实时滤波。
[0021]上述进一步方案的有益效果为：通过DMA半中断或全中断可以将脑电信号采集和处理的线程分离，使得脑电信号的周期性采集和处理在宏观下同时进行，整个过程不会因为处理端占用MCU资源造成脑电信号丢失。
[0022]进一步地：所述S42中，ADC模块处理预处理后的脑电信号的方法为：
[0023]通过ADC模块将预处理后的脑电信号进行加窗操作。
[0024]上述进一步方案的有益效果为：通过ADC模块将数字信号加窗处理，可以将一个长序列的数字信号变换成有限长序列的数字信号，从而减少能量泄漏，并对栅栏效应的影响进行抑制。
[0025]一种数字滤波器，包括依次连接的防护电路、信号调理电路、嵌入式系统和PC端；
[0026]所述防护电路用于当系统中发生短路情况时及时断开闭合电路以此保证后续各个器件的安全，所述信号调理电路用于将采集的脑电信号进行放大，嵌入式系统用于将脑电信号进行滤波处理，生成滤波后的脑电信号，所述PC端用于接收滤波后的脑电信号。
[0027]进一步地：所述嵌入式系统包括依次连接的ADC模块、数字滤波器、数据存储模块和数据传输模块，所述ADC模块还与所述信号调理电路连接，所述数据传输模块还与所述PC端连接。
[0028]本专利技术的有益效果为：
[0029](1)本专利技术提供的一种基于MCU的脑电信号实时滤波方法及数字滤波器对脑电信号进行滤波处理精度高，数字滤波器比模拟滤波器有更高的信噪比，从而避免了采集脑电信号时模拟电路中噪声的影响。
[0030](2)本专利技术的数字滤波器工作稳定可靠且灵活性强，相比于模拟系统可以很容易实现多路脑电信号的同时处理要求。
[0031](3)本专利技术的数字滤波器从成本、体积和功耗方面考虑，采用数字信号处理的脑电信号实时滤波方法可以不使用模拟器件就能够达到同样的实现目的，减小体积，减小功耗，
使用更少的元器件就能够提高系统的可靠性，节省成本。
附图说明
[0032]图1为本专利技术的一种基于MCU的脑电信号实时滤波方法流程图。
[0033]图2为本专利技术的数字滤波器结构示意图。
具体实施方式
[0034]下面对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便于本
的技术人员理解本专利技术，但应该清楚，本专利技术不限于具体实施方式的范围，对本
的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本专利技术的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本专利技术构思的专利技术创造均在保护之列。
[0035]如图1所示，在本专利技术的一个实施例中，一种基于MCU的脑电信号实时滤波方法，包括以下步骤：
[0036]S1、初始化嵌入式系统参数，启动嵌入式系统；
[0037]S2、采集当前脑电信号，对脑电信号进行预处理，得到并缓存预处理后的脑电信号；
[0038]S3、判断缓存的预处理后的脑电信是否满足DMA半中断或全中断，若是，则进入S4；若否，则返回S2；
[0039]S4、对预处理后的脑电信号进行滤波处理，得到滤波后的脑电信号，完成脑电信号本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于MCU的脑电信号实时滤波方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、初始化嵌入式系统参数，启动嵌入式系统；S2、采集当前脑电信号，对脑电信号进行预处理，得到并缓存预处理后的脑电信号；S3、判断缓存的预处理后的脑电信是否满足DMA半中断或全中断，若是，则进入S4；若否，则返回S2；S4、对预处理后的脑电信号进行滤波处理，得到滤波后的脑电信号，完成脑电信号实时滤波。2.根据权利要求1所述的基于MCU的脑电信号实时滤波方法，其特征在于，所述S1中，初始化嵌入式系统参数的方法具体为：初始化嵌入式系统的ADC模块参数，分配消息邮箱的缓冲区；启动嵌入式系统的方法具体为：启动数据处理端线程、MCU外设SPI和DMA，设置DMA半中断或全中断，通过MCU外设SPI启动防护电路和信号调理电路。3.根据权利要求2所述的基于MCU的脑电信号实时滤波方法，其特征在于，所述S2中，预处理的方法具体为：将采集的脑电信号依次输入防护电路和信号调理电路，得到预处理后的脑电信号。4.根据权利要求1所述的基于MCU的脑电信号实时滤波方法，其特征在于，所述S4具体为：S41、读取缓存的预处理后的...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁也，关灯景，
申请(专利权)人：四川君健万峰医疗器械有限责任公司，
类型：发明
国别省市：