SD卡在生理信号数据采集中的应用

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇SD卡在生理信号数据采集中的应用范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘要：基于DSP处理器TMS320F2812与sd卡的接口，设计了一种便携式的生理信号数据采集系统，用于大容量多参数人体生理参数的采集。采用TMS320F2812作为主控芯片，以SD卡作为主要存储介质实现了数据的实时采集与存储。按照FAT32文件系统规范设计了一种优化的文件系统，可以快速地把实时采集的数据以文本的形式保存在SD卡中。实验表明，该系统在实际测量中操作简单、携带方便，可用于人体生理参数的实时监测。

关键词：DSP处理器； SD卡； FAT32文件系统； 生理信号

中图分类号：TN911.734; TP274文献标识码：A文章编号：1004373X(2011)23007003

Application of SD Card in Data Collection of Physiologic Sign

SONG Jie1, TANG Fei2, WANG Xiaohao2, YANG Tao1

(1.School of Information Engineering， Southwest University of Science and Technology，Mianyang 621010， China；

2.State Key Laboratory of Precision Measurement Technology and Instruments, Department of Precision

Instruments and Mechanology, Tsinghua University, Beijing 100084, China)

Abstract： A kind of portable data collection system for physiologic sign was designed based on SD card interface with DSP processor TMS320F2812, which was used for the acquisition of largecapacity and multiparameter physiologic parameters. The system adopted TMS320F2812 as the master chip and used SD card as the primary storage medium, which achieved the realtime data acquisition and storage. According to the standards of FAT32 file system, an optimization file system was designed. The realtime collection of data can be stored in the SD card in the form of text by the file system in a short time. Experiments show that the measurement of the system in the actual operation is simple and easy to carry, which can be used for realtime monitoring of human physiological parameters.

Keywords： DSP processor; SD card; FAT32 file system; physiologic sign

收稿日期：201105260引言

生理信号是表征人体生命特征的基本参数，如血压、脉率、体温等都是人体重要的生理信号，这些信号中都包含着有用的病理信息。通过分析这些信号可以诊断体内各部位的疾病［1］。多参数生理信号数据采集要求数据存储量大，使用无线、USB与上位机通信存储数据可以解决这一需求［23］。但是，这些方案都需要上位机来存储数据不利于便携式操作。

SD卡( Secure Digital Card)具有体积小、重量轻、容量大、数据传输率快、极大的移动灵活性以及很好的安全性等优点，非常适合应用在长时间存储大量数据的测量系统中［4］。因此采用SD卡作为生理信号数据采集系统的存储介质是很好的解决方案。

本文设计了一种便携式的生理信号数据采集系统。硬件上设计了电源管理模块，解决了系统中各个模块不同电压的需求。同时采用处理速度很快的DSP处理器TMS320F2812［5］作为主控芯片，使采集数据和处理数据的性能更加优越。软件上设计了优化的FAT32文件系统，使大容量SD卡的写入数据速度更快。

1总体设计

本文设计的采集系统主要由电源管理模块、SD卡、TMS320F2812等部分组成，充分体现了便携化设计。系统设计框图如图1所示。系统采用干电池作为电源，并通过电源管理模块分别给系统各个模块供电。TMS320F2812利用片内的12位A/D对传感器采集的模拟信号进行采样和变换处理，结果保存在SD卡中。大容量的SD卡中嵌有FAT32文件系统可以把数据保存为文本格式，便于在上位机上进行数据处理和波形分析［6］。

2DSP与SD卡的接口电路设计

根据SD卡的通信协议，主控制器和SD卡有两种通信模式［7］：SD模式和SPI模式。前者速度快(4位并行数据总线)，使用所有的信号线；后者速度慢(数据以单线传输)，但是简单易用、兼容性好、便于和主控制器连接通信。SPI模式的传输速度可以满足本文设计的系统要求，因此，本设计采用SPI模式。表1是SD卡在SPI模式下的各引脚定义。

图1系统设计框图表1SPI模式下SD卡的引脚定义

引脚名称描述引脚名称描述1CS片选6VSS2电源地2DI数据输入7DO数据输出3VSS电源地8RSV保留4VDD电源9RSV保留5SCLK时钟

SD卡与DSP的4个I/O口相连［8］。SD卡的CS管脚连接到DSP的SPISTEA管脚，用作普通I/O功能，其高低电平控制SD卡的使能与否；DI管脚连接到SPISIMOA管脚，DSP通过这个管脚向SD卡发送数据和命令；DO管脚连接到SPISOMIA管脚，DSP通过这个管脚读取SD卡内的数据；SCLK管脚连接到SPICLKA管脚，DSP通过这个管脚向SD卡发送时钟信号。具体连接电路如图2所示。

图2DSP与SD卡的连接电路3SD卡的软件设计

SD卡工作在SPI模式下，主控制器向SD卡发送命令、数据并接收SD卡的响应。被使能的SD卡总是对来自主控制器的命令有所响应，当SD卡出现错误时，会返回一个出错响应来代替期望的数据。

3.1SD卡的初始化

对SD卡进行读写操作之前，首先应该初始化SD卡。SD卡初始化流程如图3所示。为了保持SD卡的兼容性，设置SPI的时钟频率在100~400 kHz范围内。SD卡上电后，主机必须先向SD卡发送至少74个时钟周期，同时CS处于低电平，以完成SD卡上电过程。SD卡上电后默认进入SD模式，在此模式下向SD卡发送复位命令(CMD0)并保持CS为低电平，如果收到应答信号为01H，则SD卡进入SPI模式。