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基于STM32F103R主控+ADAS1000传感器的心电ECG信号采集器电路设计方案

来源: cirmall
2020-04-22
类别:健康医疗
eye 108
文章创建人 拍明

原标题:ADAS1000心电ECG信号采集器采用STM32F103R主控

     该心电ECG信号采集器基于ADAS1000传感器设计。ADAS1000主要应用于低功耗、5电极心电图(ECG)模拟前端,提供呼吸测量和脉搏检测。ADAS1000心电ECG信号采集器电路采用STM32F103流行主控作为微处理器,ECG信号采集器电路板实物截图:

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  附件资料截图:

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  STM32F103RG

  Mainstream Performance line, ARM Cortex-M3 MCU with 1 Mbyte Flash, 72 MHz CPU, motor control, USB and CAN

  The STM32F103xF and STM32F103xG performance line family incorporates the high-performance ARM®Cortex®-M3 32-bit RISC core operating at a 72 MHz frequency, high-speed embedded memories (Flash memory up to 1 Mbyte and SRAM up to 96 Kbytes), and an extensive range of enhanced I/Os and peripherals connected to two APB buses. All devices offer three 12-bit ADCs, ten general-purpose 16-bit timers plus two PWM timers, as well as standard and advanced communication interfaces: up to two I2Cs, three SPIs, two I2Ss, one SDIO, five USARTs, an USB and a CAN.

  The STM32F103xF/G XL-density performance line family operates in the –40 to +105 °C temperature range, from a 2.0 to 3.6 V power supply. A comprehensive set of power-saving mode allows the design of low-power applications.

  These features make the STM32F103xF/G high-density performance line microcontroller family suitable for a wide range of applications such as motor drives, application control, medical and handheld equipment, PC and gaming peripherals, GPS platforms, industrial applications, PLCs, inverters, printers, scanners, alarm systems and video intercom.

  KEY FEATURES

  Core: ARM® 32-bit Cortex®-M3 CPU with MPU

  72 MHz maximum frequency, 1.25 DMIPS/MHz (Dhrystone 2.1) performance at 0 wait state memory access

  Single-cycle multiplication and hardware division

  Memories

  768 Kbytes to 1 Mbyte of Flash memory

  96 Kbytes of SRAM

  Flexible static memory controller with 4 Chip Select. Supports Compact Flash, SRAM, PSRAM, NOR and NAND memories

  LCD parallel interface, 8080/6800 modes

  Clock, reset and supply management

  2.0 to 3.6 V application supply and I/Os

  POR, PDR, and programmable voltage detector (PVD)

  4-to-16 MHz crystal oscillator

  Internal 8 MHz factory-trimmed RC

  Internal 40 kHz RC with calibration

  32 kHz oscillator for RTC with calibration

  Low power

  Sleep, Stop and Standby modes

  VBATsupply for RTC and backup registers

  3 × 12-bit, 1 μs A/D converters (up to 21 channels)

  Conversion range: 0 to 3.6 V

  Triple-sample and hold capability

  Temperature sensor

  2 × 12-bit D/A converters

  DMA: 12-channel DMA controller

  Supported peripherals: timers, ADCs, DAC, SDIO, I2Ss, SPIs, I2Cs and USARTs

  Debug mode

  Serial wire debug (SWD) & JTAG interfaces

  Cortex®-M3 Embedded Trace Macrocell™

  Up to 112 fast I/O ports

  51/80/112 I/Os, all mappable on 16 external interrupt vectors and almost all 5 V-tolerant

  Up to 17 timers

  Up to ten 16-bit timers, each with up to 4 IC/OC/PWM or pulse counter and quadrature (incremental) encoder input

  2 × 16-bit motor control PWM timers with dead-time generation and emergency stop

  2 × watchdog timers (Independent and Window)

  SysTick timer: a 24-bit downcounter

  2 × 16-bit basic timers to drive the DAC

  Up to 13 communication interfaces

  Up to 2 × I2C interfaces (SMBus/PMBus)

  Up to 5 USARTs (ISO 7816 interface, LIN, IrDA capability, modem control)

  Up to 3 SPIs (18 Mbit/s), 2 with I2S interface multiplexed

  CAN interface (2.0B Active)

  USB 2.0 full speed interface

  SDIO interface

  CRC calculation unit, 96-bit unique ID

  ECOPACK®packages



  ADAS1000

  低功耗、5电极心电图(ECG)模拟前端,提供呼吸测量和脉搏检测

  产品详情

  ADAS1000能够测量心电图(ECG)信号、胸阻抗、起搏伪像及导联连接/脱落状态,并将此信息以数据帧的形式输出,以可编程数据速率提供导联/矢量或电极数据。它具有低功耗和小尺寸特性,适合电池供电的便携式应用。它还是一款高性能器件,因此适用于高端诊断设备。

  ADAS1000是功能全面的5通道ECG,集成了呼吸和脉搏检测功能;而ADAS1000-1仅提供ECG通道,没有呼吸和脉搏检测功能。类似地,ADAS1000-2仅可作为从片使用,提供了ECG通道,但无呼吸、起搏及右腿驱动等功能。

  ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2旨在简化采集和确保高质量ECG信号的任务。这些器件针对生物电信号应用提供了一种低功耗、小信号数据采集系统。它还具有一些有助于提高ECG信号采集质量的辅助特性,包括:多通道导联驱动选择、可选的参考驱动、快速过载恢复、直接输出幅度和相位信息的呼吸电路、三导联起搏检测算法,以及交流或直流导联脱落检测选项。多个数字输出选项则确保监控和分析信号的灵活性。附加功能如高采样输出可在外部DSP、微处理器或FPGA上执行,满足高端客户的需求。由于ECG系统应用广泛,ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2采用一种功耗/噪声调整结构,以提高功耗为代价降低噪声。可以关闭某些不用的信号采集通道,或者降低数据速率以达到省电的目的。

  为了简化产线测试、开发以及提供整体上电测试,ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2提供了许多特性。例如:通过校准DAC提供直流和交流测试激励、循环冗余校验(CRC)冗余测试,以及对所有相关寄存器地址空间的回读功能。输入结构为差分放大器输入,允许用户选择不同配置方案来实现最佳应用。

  ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2提供两种封装选项:56引脚LFCSP和64引脚LQFP。额定温度范围均为−40°C至+85°C。

  应用

  ECG: 监控与诊断

  床边病人监护

  便携式遥测

  动态心电监护仪

  自动体外除颤器(AED)

  心脏除颤器

  便携式监护仪

  心脏起搏器编程器

  病人运送

  压力测试

  优势和特点

  生物电信号输入,数字信号输出

  5个采集(ECG)通道和1个受驱导联

  多个IC并联可用于10个或更多电极的测量

  主器件ADAS1000或ADAS1000-1与从器件ADAS1000-2一起使用

  交流和直流导联脱落检测

  3个导联内置起搏信号检测算法

  -- 支持使用者数字起搏信号

  胸阻抗测量(内部/外部路径)

  可选参考导联

  可调噪声与功耗控制,关断模式

  低功耗

  11 mW(1导联),15 mW(3导联),21 mW(所有电极)

  提供导联或电极数据

  支持AAMI EC11:1991/(R)2001/(R)2007、AAMI EC38

  R2007、EC13:2002/(R)2007、IEC60601-1 ed. 3.0 b:2005、

  IEC60601-2-25 ed. 2.0 :2011、IEC60601-2-27 ed. 2.0

  b:2005、IEC60601-2-51 ed. 1.0 b: 2005

  快速过载恢复

  低速或高速数据输出速率

  串行接口:SPI/QSPI™/DSP兼容

  56引脚LFCSP封装(9 mm × 9 mm)

  64引脚LQFP封装(主体尺寸10 mm × 10 mm)

  ADAS1000 ECG模拟前端荣获2011年度医疗类最佳电子设计奖。




责任编辑:David

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