1.项目介绍
该心电仪设计的时候主要考虑了以下几点：
1.体积足够小，足够便携。让用户对他的体积重量的感知尽可能的低。
2.设备足够安全。所有与医疗有关的设备，无论是医疗器械，还是辅助诊断设备，都要保证不对使用者的安全有不好的影响。更不能有危险的存在。
3.设备代码有保护，不会轻易被别人所复制。不会产生设计了一个产品，然后被人轻易读出代码，然后抄板复制。
基于以上几点，我设计了这一款12导联的心电仪。
硬件部分，采用STM32F103作为主控，ADS1298作为心电波形采样主芯片。美信的DS2411R作为软件加密芯片。ADI的ADP151作为供电的LDO。使用3节干电池作为供电，这样安全性比较高。使用蓝牙进行通信，支持TF卡功能。
软件部分：可使用蓝牙实时上传采集到的心电数据，并可以使用对应的接收软件解析出来。也可将心电数据保存到TF卡里面，然后把文件读出来解析出相关数据。板子预留一个按键可以作为扩展功能使用，比如紧急呼叫，一键暂停或者开始，通知设备上传数据到云端。
上位机部分：使用C#编写，可以接收设备上传的信号，能够显示12条导联波形，显示设备当前电量，得到按键状态等功能。用于辅助测试以及演示使用。该项目原本计划还有一个手机端的软件，受限于时间并没有完成。
最开始计划使用ADAS1000加MAX32660然后使用LTC6655作为模拟部分基准芯片，放弃的原因也很简单，成本太高了，远远超出预算。最后选择了当前展示的方案。
2.项目用到的仪器器件
仪器
1.心电模拟器：可产生1Hz的方波信号，60BPM的正常心电波形，100BPM心电波形。
2.示波器：用于采集模拟端输出的信号，以及判断通信波形是否正常。
3.万用表：用于测量板子电源是否正常工作，以及相关功耗性能测试。
器件
1.ADI的ADP151
超低功耗，超低压差的LDO芯片，用于给ADS1298提供3.3V的模拟电源。性能非常优异。200 mA负载时工作电源电流低至265 μA，因此ADP151适合电池供电的便携式设备。
2.美信的DS2411R
非常经典的加密芯片，通过单总线接口可以巷设备提供一个唯一ID用于加密功能，当然，比起目前可以将部分代码放到加密芯片里面的新型加密芯片来说，DS2411R是有一点落后，不过SOT23-3的封装，加上目前出开盖外没啥有效的破解手段的原因。使用这个芯片还是完全能够应对此项目的需求的。
3.ADS1298：8通道、24位模拟前端。与普通的模／数转换芯片相比，ADS1298更多的优势在于其便携性、紧凑性、低功耗性。该芯片的集成特性包括8路独立的PGA和24b ADC，右腿驱动电路以及电极检测等。
3.关键代码与说明
1.ADS1298驱动代码
ADS1298_SPI_Init();
ADS1298_CS_L;
delay_us(1);
SPIx_ReadWriteByte(ADS1298_SDATAC);
while(device_id != 0x92) //识别芯片型号，1298为0x92
{
device_id = ADS1298_SPIReadReg(ADS1298_ID);
// printf("ID:0X%02X\n",device_id);
delay_ms(100);
}
ADS1298_SPIWriteReg(ADS1298_CONFIG1, 0X46); //LP 250 0XC6); //HR 500 //
ADS1298_SPIWriteReg(ADS1298_CONFIG2, 0X34);
ADS1298_SPIWriteReg(ADS1298_CONFIG3, 0XCC);
ADS1298_SPIWriteReg(ADS1298_LOFF, 0X33);
ADS1298_SPIWriteReg(ADS1298_CH1SET, 0X60); //12 正常
ADS1298_SPIWriteReg(ADS1298_CH2SET, 0X60);
ADS1298_SPIWriteReg(ADS1298_CH3SET, 0X60);
ADS1298_SPIWriteReg(ADS1298_CH4SET, 0X60);
ADS1298_SPIWriteReg(ADS1298_CH5SET, 0X60);
ADS1298_SPIWriteReg(ADS1298_CH6SET, 0X60);
ADS1298_SPIWriteReg(ADS1298_CH7SET, 0X60);
ADS1298_SPIWriteReg(ADS1298_CH8SET, 0X60);
ADS1298_SPIWriteReg(ADS1298_RLD_SENSP, 0X00);
ADS1298_SPIWriteReg(ADS1298_RLD_SENSN, 0X00);
ADS1298_SPIWriteReg(ADS1298_LOFF_SENSP, 0X00);
ADS1298_SPIWriteReg(ADS1298_LOFF_SENSN, 0X00);
ADS1298_SPIWriteReg(ADS1298_PACE, 0X01);
ADS1298_SPIWriteReg(ADS1298_CONFIG4, 0X02);
ADS1298_SPIWriteReg(ADS1298_WCT1, 0X0A);
ADS1298_SPIWriteReg(ADS1298_WCT2, 0XE3);
SPIx_ReadWriteByte(ADS1298_RDATAC);
ADS1298_START_H; //转换开始2.DS2411R驱动代码
//初始化DS2411的IO口 DQ 同时检测DS的存在
//返回1:不存在
//返回0:存在
uint8_t DS2411_Init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //使能PA端口时钟
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2; //LED0-->PA.8 端口配置
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_2); //PA.8 输出高
DS2411_Rst();
return DS2411_Check();
}
//从DS2411得到SN
short DS2411_Get_SN(void)
{
uint8_t SN[8];
DS2411_Rst();
if(DS2411_Init())printf("DS2411 Check Failed!");
DS2411_Write_Byte(0x33);// Read ROM
SN[0]=DS2411_Read_Byte(); //0
SN[1]=DS2411_Read_Byte(); //1
SN[2]=DS2411_Read_Byte(); //2
SN[3]=DS2411_Read_Byte(); //3
SN[4]=DS2411_Read_Byte(); //4
SN[5]=DS2411_Read_Byte(); //5
SN[6]=DS2411_Read_Byte(); //6
SN[7]=DS2411_Read_Byte(); //7
printf("%.2X-%.2X-%.2X-%.2X-%.2X-%.2X-%.2X-%.2X",SN[0],SN[1],SN[2],SN[3],SN[4],SN[5],SN[6],SN[7]);
return 0;
}3.代码主逻辑
void TIM3_IRQHandler(void) //TIM3中断
{
static uint8_t flag = 0;
static uint8_t s = 0;
if (TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_Update) != RESET) //检查指定的TIM中断发生与否:TIM 中断源
{
TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update); //清除TIMx的中断待处理位:TIM 中断源
if(SWITCH == 1)
{
if(flag == 0)
mode = 0;
else
flag = 0;
}
else
{
if(flag == 1)
mode = 1;
else
flag = 1;
}
if(mode == 0)
{
if(ble_ecg.state != 0)
{
LED0 = 1;
LED1 = 0;
}
else
{
LED0 = 1;
LED1 = s%2;
}
}
else
{
if(sd_ecg.state != 0)
{
LED0 = 0;
LED1 = 1;
}
else
{
LED0 = s%2;
LED1 = 1;
}
}
s++;
}
}
void EXTI4_IRQHandler(void)
{
uint16_t i;
uint16_t temp = 0;
if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line4) != RESET) //检查指定的EXTI0线路触发请求发生与否
{
ADS1298_Read(buff);
if(mode == 0)
{
if(ble_ecg.state != 0)
{
if(DMA_GetFlagStatus(DMA1_FLAG_TC4) == SET)//等待通道4传输完成
{
DMA_ClearFlag(DMA1_FLAG_TC4); //清除发送完成标志
ble_ecg.adc_state = 0;
ble_ecg.key_state = 0;
SendBuff[0] = 0xAA;
SendBuff[1] = 0xAA;
SendBuff[2] = 0X08;
for(i = 3; i < 27; i++)
{
SendBuff[i] = buff[i];
}
SendBuff[27] = ble_ecg.key + (ble_ecg.adc_v & 0xFE);
for(i = 3; i <= 27; i++)
{
temp += SendBuff[i];
}
SendBuff[28] = temp /0XFF + temp % 0XFF;
MYDMA_Enable(DMA1_Channel4);//开始一次DMA传输！
}
}
}
else
{
if(sd_ecg.state != 0)
{
if(sd_ecg.ads_data->num < 260)
{
for(i=0; i<8; i++)
{
if(buff[3+i*3] & 0x80) sd_ecg.ads_data->data[sd_ecg.ads_data->num][i] = ((uint32_t)0x000000FF<<24) | ((uint32_t)buff[3+i*3]<<16) | ((uint32_t)buff[3+i*3+1]<<8) | ((uint32_t)buff[3+i*3+2]);
else sd_ecg.ads_data->data[sd_ecg.ads_data->num][i] = ((uint32_t)buff[3+i*3]<<16) | ((uint32_t)buff[3+i*3+1]<<8) | ((uint32_t)buff[3+i*3+2]);
}
sd_ecg.ads_data->num++;
sd_ecg.state = 2;
// if(eeer!=0)
// {
// err_jishu ++;
// printf("%d\r\n",eeer);
// eeer = 0;
// }
}
// else
// {
// eeer++;
// }
}
}
}
EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line4); //清除EXTI0线路挂起位
}4.功能演示
1.接心电模拟器
1Hz的方波信号
60BPM的正常心电波形
100BPM心电波形
2.测量人体心电
未在身上涂酒精，而且为了方便录制视频是坐着测量的。如果涂酒精且平躺静止，效果要好很多。
5.项目遇到的问题与解决
1.测量不到波形不知道哪里问题。
查阅芯片寄存器手册得知有测试模式，将其调整为测试模式后，由内部产生1Hz方波，得知是接口配置问题，修正后解决。
2.测量到的波形在一些条件下会出现非常严重的跳变
ADS1298的数据为24位补码，需针对这个情况对读出的原始数据进行转化。
3.基线漂移非常严重
在上位机代码里面追加滤波算法，追加动态y轴范围。显示效果好了很多。
4.对12导联输出不太理解怎么回事
查阅相关资料才知道，aVR、aVL、aVF是计算出来的。
6.心得体会
心得：参加这次FastBond的时间还是比较晚的，当时在选题的时候就很纠结，因为可选的题目还是很多的，最终决定挑战一下自己，做了这个心电仪，最终的结果还是比较满意的吧，也很高兴能参加这一次的活动。学习到了很多东西。
建议：官方可以更多的推荐一些芯片以及方案，最好是那些比较新的方案，这样选型的时候思维就更广阔。
Miya
lxb
huangjing