基于USB接口的诱发电位数据采集与传输系统研究-生物医学工程专业论文.docx

摘 要 视觉诱发电位(Visual Evoked Potentials, VEP) 又称为特异皮层视觉诱发电 位, 是视觉感受器接受刺激后由中枢神经系统所产生的生物电活动，发生在特定 的时间及特定的部位。VEP 是一种非平稳的随机信号，相对于背景噪声而言， 幅值较低，并且和背景噪声重叠，使得真实的诱发电位较难提取。VEP 作为临 床上的对眼科疾病诊断的重要参数，可反映出受检者视觉通路的完整性，目前已 经得到了较为广泛的研究。通过 VEP 的数据提取，分析 VEP 的波形信号，能够 诊断和鉴别眼科疾病，及早的发现问题也有利于提高治疗的效果。鉴于 VEP 在 实际应用中的种种需要，针对 VEP 测量和分析系统的研究和开发就具有非常积 极的意义。 通用串行总线 USB 作为一种新型总线，目前是数据采集卡中采用最为广泛 的传输接口。作为日益流行的一种总线形式，USB 具有速度快，容易扩展、连 接灵活等特点，逐渐成为现代数据采集传输的发展趋势。本课题正是采用 USB2.0 的数据传输，介绍了 USB2.0 系统及其协议，设计了一个可用于同步采集视觉诱 发电位的系统，涉及到硬件、固件、软件三个方面的内容。硬件电路包括前端调 理电路、高速 A/D 转换电路、CPLD 数控时钟发生电路、高速 FIFO 缓存电路以 及 USB 接口电路等。固件程序采用 C 语言开发，是完成 USB 通信协议和 USB 设 备配置的关键部分。应用软件采用 VC++来进行开发，能够实现采集设备与主机 间的数据收发。 当前应用较为广泛的 VEP 提取方法是累加平均法，这种方法是多次刺激获 得诱发电位，将每次的数据进行累加计算去除噪声干扰，然后再通过平均得到原 诱发 VEP 信号。针对这种方法，本课题设计了一个数据采集与传输系统，该系 统能够实现信号刺激和采集的同步触发，保证了诱发信号的同步性，同时还采用 了高速采集 AD 转换器与 FIFO 缓冲器暂存数据，确保了采集的速度与数据的正 确性。本课题重点研究了数据的采集和传输部分，实现了 USB2.0 协议下的 USB 接口数据传输。系统的 A/D 转换精度为 12bit，具有可调节的数据采样率且最高 可达 20MHz。USB 接口传输能够正确进行数据传输，批量传输方式下能实现最 高 7.3MB/s 的数据传输速率。 关键词：视觉诱发电位，数据采集，USB2.0，固件程序，设备驱动程序 ABSTRACT Visual Evoked Potentials (VEP) is the evoked response of specific visual stimulate, elicited by nerve centre system that occur at specific time and specific location. VEP has a feature which is called Non-stationary. In comparison with the background noises of environment, it has very low amplitude and always overlapped with noises, so it is hard to obtain the actual data of VEP. VEP is an important parameter for diagnosis of ophthalmology disease. It reflects integrity of client ‘s Visual pathway, now it has been extensive and widely studied. By extract and analyze VEP data, It can detect ophthalmology disease in time which is helpful to patients. In view of all this, VEP is important in clinical medicine application, the design of VEP measurement and analyses system is of great significance to cure ophthalmology disease. Universal Serial Bus(USB) is a new-type computer bus which is widely used in data acquisition device. With the feature of high speed transmi