基于ads1292的心率呼吸信号检测解决方案开发阶段总结

前记
 在医疗可穿戴领域，ads1292是一个无法绕过去的存在。今年几个项目产品都和这个芯片有关系。 从不了解到熟悉，算是踩了不少坑吧。对每次的项目进行复盘，是我这些年养成的最好的习惯了。

ads1292芯片

 特性如下所示：

ADS1291、ADS1292 和 ADS1292R 是多通道同步采 样 24 位 Δ-Σ 模数转换器 (ADC)，它们具有内置的可编 程增益放大器 (PGA)、内部基准和板载振荡器。 ADS1291、ADS1292 和 ADS1292R 包含 便携式 低 功耗医疗心电图 (ECG)、体育和健身 应用通常所需的 所有功能。 凭借高集成度和出色的性能，ADS1291、ADS1292 和 ADS1292R 可在显著减少尺寸、功耗和总体成本的前 提下创建可扩展的医疗仪器系统。 ADS1291、ADS1292 和 ADS1292R 每通道具有灵活 的输入多路复用器，此多路复用器可独立连接至内部生 成的信号，实现测试、温度和持续断线检测。此外，可 选择输入通道的任一配置生成右腿驱动 (RLD) 输出信 号。ADS1291、ADS1292 和 ADS1292R 工作时的数 据速率高达 8kSPS。通过器件内部激励灌电流或拉电 流，可在器件内部执行持续断线检测。ADS1292R 版 本包括一个完全集成的呼吸阻抗测量功能。 总结下来，该芯片是一个用来测量心率和呼吸的利器。

 接口信息

该芯片的前端需要连接电极片，这部分设计的原则是尽量减少采集干扰。所以信号屏蔽上要做些工作。该芯片采集到的数据使用spi接口连接到了主控设备上。具体示意图如下所示： 可以看出，该芯片是通过SPI接口和其他设备通信的，把spi接口调试好，使用好，是一个不可缺少的环节。笔者在这里遇到了一些问题，根本原因还是因为芯片配置错误导致对设备接口SPI的使用上出了问题。这点非常值得反思。

调试总结
 配置信息。

ads1292是否正常工作，芯片配置特别关键。这次在移植的过程中，就是有一个小小的配置错误，导致了spi读不到数据。调试花费了很多时间。 这里的配置一般要注意几个地方： 1 启动配置信息，主要一定要先发送停止读取数据的命令，再复位，否则在数据传输过程中配置参数，极容易导致系统出错。 // ADS_CLKSEL=1;//启用内部时钟 // ADS_START=0; //停止数据输出 // ADS_RESET=0; //复位 // delay_ms(1000); // ADS_RESET=1;//芯片上电，可以使用 // delay_ms(100); //等待稳定

    ADS1292_Send_CMD(SDATAC);//发送停止连续读取数据命令
    delay_ms(100);
    ADS1292_Send_CMD(RESET);//复位
    delay_s(1);
    ADS1292_Send_CMD(SDATAC);//发送停止连续读取数据命令
    delay_ms(100);        

2 配置参数很多是默认的即可，可是要配置的时候一要知道每个参数所代表的含义，否则容易出错：

ADS1292_REG[CONFIG1] =    0x00;        //0000 0aaa    [7] 0连续转换模式  [6:3] 必须为0
ADS1292_REG[CONFIG1] |=    Ads1292_Config1.Data_Rate;//[2:0] aaa 采样率设置采样率

ADS1292_REG[CONFIG2] =    0x00;        //1abc d0e1    [7] 必须为1  [2] 必须为0  [0] 设置测试信号为1HZ、±1mV方波
ADS1292_REG[CONFIG2] |=    Ads1292_Config2.Pdb_Loff_Comp<<6;    //[6]a 导联脱落比较器是否掉电
ADS1292_REG[CONFIG2] |=    Ads1292_Config2.Pdb_Refbuf<<5;        //[5]b 内部参考缓冲器是否掉电
ADS1292_REG[CONFIG2] |=    Ads1292_Config2.Vref<<4;                    //[4]c 内部参考电压设置，默认2.42V
ADS1292_REG[CONFIG2] |=    Ads1292_Config2.Clk_EN<<3;                //[3]d CLK引脚输出时钟脉冲？
ADS1292_REG[CONFIG2] |=    Ads1292_Config2.Int_Test<<1;            //[1]e 是否打开内部测试信号,
ADS1292_REG[CONFIG2] |=    0x81;//设置默认位

ADS1292_REG[LOFF] =    0x10;//[7:5]    设置导联脱落比较器阈值 [4]    必须为1         [3:2] 导联脱落电流幅值        [1]    必须为0    [0]    导联脱落检测方式 0 DC 1 AC

ADS1292_REG[CH1SET] =    0x00;     //abbb cccc
ADS1292_REG[CH1SET] |=Ads1292_Ch1set.PD<<7;        //[7]  a         通道1断电？
ADS1292_REG[CH1SET] |=Ads1292_Ch1set.GAIN<<4;    //[6:4]bbb    设置PGA增益
ADS1292_REG[CH1SET] |=Ads1292_Ch1set.MUX;            //[3:0]cccc    设置通道1输入方式

ADS1292_REG[CH2SET] =    0x00;    //abbb cccc
ADS1292_REG[CH2SET] |=Ads1292_Ch2set.PD<<7;        //[7]  a         通道2断电？
ADS1292_REG[CH2SET] |=Ads1292_Ch2set.GAIN<<4;    //[6:4]bbb    设置PGA增益
ADS1292_REG[CH2SET] |=Ads1292_Ch2set.MUX;            //[3:0]cccc    设置通道2输入方式

ADS1292_REG[RLD_SENS] = 0X00; //11ab cdef    [7:6] 11 PGA斩波频率    fMOD/4
ADS1292_REG[RLD_SENS] |=Ads1292_Rld_Sens.Pdb_Rld<<5;                    //[5]a    该位决定RLD缓冲电源状态
ADS1292_REG[RLD_SENS] |=Ads1292_Rld_Sens.Rld_Loff_Sense<<4;    //[4]b    该位使能RLD导联脱落检测功能
ADS1292_REG[RLD_SENS] |=Ads1292_Rld_Sens.Rld2N<<3;                        //[3]c    这个位控制通道2负输入    用于右腿驱动的输出
ADS1292_REG[RLD_SENS] |=Ads1292_Rld_Sens.Rld2P<<2;                        //[2]d    该位控制通道2正输入        用于右腿驱动的输出
ADS1292_REG[RLD_SENS] |=Ads1292_Rld_Sens.Rld1N<<1;                        //[1]e    这个位控制通道1负输入    用于右腿驱动的输出
ADS1292_REG[RLD_SENS] |=Ads1292_Rld_Sens.Rld1P;                            //[0]f    该位控制通道1正输入        用于右腿驱动的输出
ADS1292_REG[RLD_SENS] |=    0xc0;//设置默认位

ADS1292_REG[LOFF_SENS] = 0X00;  //00ab cdef    [7:6] 必须为0
ADS1292_REG[LOFF_SENS] |=Ads1292_Loff_Sens.Flip2<<5;        //[5]a    这个位用于控制导联脱落检测通道2的电流的方向
ADS1292_REG[LOFF_SENS] |=Ads1292_Loff_Sens.Flip1<<4;        //[4]b    这个位控制用于导联脱落检测通道1的电流的方向
ADS1292_REG[LOFF_SENS] |=Ads1292_Loff_Sens.Loff2N<<3;    //[3]c    该位控制通道2负输入端的导联脱落检测
ADS1292_REG[LOFF_SENS] |=Ads1292_Loff_Sens.Loff2P<<2;    //[2]d    该位控制通道2正输入端的导联脱落检测
ADS1292_REG[LOFF_SENS] |=Ads1292_Loff_Sens.Loff1N<<1;    //[1]e    该位控制通道1负输入端的导联脱落检测
ADS1292_REG[LOFF_SENS] |=Ads1292_Loff_Sens.Loff1P;            //[0]f    该位控制通道1正输入端的导联脱落检测

ADS1292_REG[LOFF_STAT] =    0x00;        //[6]0 设置fCLK和fMOD之间的模分频比 fCLK=fMOD/4  [4:0]只读，导联脱落和电极连接状态

ADS1292_REG[RESP1] = 0X00;//abcc cc1d
ADS1292_REG[RESP1] |=Ads1292_Resp1.RESP_DemodEN<<7;//[7]a        这个位启用和禁用通道1上的解调电路
ADS1292_REG[RESP1] |=Ads1292_Resp1.RESP_modEN<<6;    //[6]b        这个位启用和禁用通道1上的调制电路
ADS1292_REG[RESP1] |=Ads1292_Resp1.RESP_ph<<2;            //[5:2]c    这些位控制呼吸解调控制信号的相位
ADS1292_REG[RESP1] |=Ads1292_Resp1.RESP_Ctrl;            //[0]d        这个位设置呼吸回路的模式
ADS1292_REG[RESP1] |=    0x02;//设置默认位

ADS1292_REG[RESP2] = 0x00; //a000 0bc1    [6:3]必须为0 [0]必须为1
ADS1292_REG[RESP2] |=    Ads1292_Resp2.Calib<<7;                //[7]a 启动通道偏移校正？
ADS1292_REG[RESP2] |=    Ads1292_Resp2.freq<<2;                //[2]b 呼吸频率设置
ADS1292_REG[RESP2] |=    Ads1292_Resp2.Rldref_Int<<1;    //[1]c RLDREF信号源外部馈电？
ADS1292_REG[RESP2] |= 0X01;//设置默认位

ADS1292_REG[GPIO] =    0x0C;            //GPIO设为输入        [7:4]必须为0     [3:2]11 GPIO为输入 [1:0] 设置输入时，指示引脚电平，设置输出时控制引脚电平

spi接口 ads129x系列的接口都是SPI的，这里面和普通的spi接口相比，还加了一个ready信号中断。该信号是用来通知host是否有信号输出的。非常关键。笔者在调试过程中，由于配置失误导致ads1292的spi信号一直输出为零，刚开始还以为是审批出错了，这里走了不少弯路。根本原因，还是对系统不熟悉，这点也算是一个教训吧。

总结
 这块涉及到的知识比较多。由于是微弱信号采集，所以对硬件adc的设计这块非常关键。不能引入干扰是最基本的原则，也最最大的困难，这点花费时间很长，后续 花一些时间专门做一个专题研究解析。

 软件涉及到东西比较多了，几乎用到了所有常用的接口，SPI接口数据传输和存储，串口打印，无线ble传输，本地sdio数据存储等。这些都是非常重要的软件接口和单元， 笔者也花费了不少时间去熟悉和调试，这块后面也会有不少专题要写出来。

 随着对可穿戴医疗设备的深入，越来越发现自身团队医疗方面的知识欠缺了。对医疗知识的基本熟悉和理解，这点非常关键，是最好产品的必备路径。今后也要重点做一些专门的 学习和研究。