طراحی و پیاده سازی پردازنده ی سیگنال های بیولوژیکی بر روی fpga

سیگنال های دریافتی از بدن انسان را می توان با استفاده از پردازنده ی سیگنال های بیولوژیکی، تجزیه و تحلیل کرد؛ بنابراین طراحی پردازنده ای که با سرعت و دقت بیشتری به پردازش سیگنال بیولوژیکی بپردازد و اطلاعات صحیحی را در اختیار قرار دهد از اهمیت ویژه ای برخوردار است. پردازش سیگنال های بیولوژیکی در تحلیل سیگنال های دریافتی از فرد بیمار مبتلا به بیماری های خطرناک مانند صرع و یا حمله ی قلبی که با تشخیص زودهنگام علایم می توان از عوارض بعدی جلوگیری کرد کاربرد بسیاری دارد. در این پایان نامه سعی بر این است تا با انتخاب ساختاری مناسب برای پردازنده ی سیگنال های بیولوژیکی گامی موثر در جهت بالابردن انعطاف پذیری این نوع از پردازنده ها برداشته شود. با استفاده از نوع جدیدی از تراشه ها به نام psoc پردازنده ای طراحی شده است. psoc تراشه ای است که اجزای آنالوگ و دیجیتال سیستم embedded را در خود جای داده است. سخت افزار قابل برنامه ریزی تراشه یکی دیگر از خصوصیات برجسته ی تراشه که این پردازنده را از سایر پردازنده-های بیولوژیکی متمایز کرده است . وجود ویژگی جامع بودن مدارات آنالوگ و دیجیتال، آرایه گیت های قابل برنامه ریزی و پیکربندی دوباره در تراشه باعث صرفه جویی قابل توجهی در بحث سخت افزار شده و افزایش انعطاف پذیری سیستم شده است. در این پروژه با استفاده از تراشه ی cy8c5868axi-lp035 دارای پردازشگر psoc5lp(arm-cortex m3) از خانواده cypress پردازنده ای مناسب جهت پردازش سیگنال های بیولوژیکی طراحی گردیده است.معماری هایی که بر مبنای psoc هستند به عنوان ترکیبی از معماری های asic و پردازنده های همه منظوره ظاهر می شوند که استفاده از این نوع معماری در ساختارهای تجاری بسیار معمول است. با توجه به کاربرد تبدیل فوریه ی سریع و تبدیل ویولت گسسته در الگوریتم های تشخیص و پیش-بینی بیماری، در این کار با استفاده از بلوک سخت افزاری کمک پردازنده ی dfb این دو تبدیل برای رشته های 1024تایی طراحی شده و خروجی توسط پروتکل usb به کامپیوتر منتقل می-شود. کمک پردازنده ی دیجیتال ، به صورت مستقل از cpu اصلی کار می کند. بلوک dwt پارامتریک و بلوک 1024 نقطه ایfft و هم چنین فیلتری دیجیتال با قابلیت پیکربندی دوباره و دارای دو کانال فیلترینگ مجزا، اجزای اصلی این پردازنده را تشکیل می دهد. پارامتریک بودن الگوریتم dwt شرایط خوبی را در جهت ارتقاء انعطاف پذیری پردازنده فراهم کرده است پردازنده در انجام پردازش های ذکر شده از دقت بالایی برخوردار است به گونه ای که بیشترین خطای اندازه گیری در fft حدود 1/5% و تا مرحله ی پنجم dwt حدود 4/5% است. تراشه ی این پردازنده بر روی برد مدار چاپی پیاده سازی و ساخته شده است.