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Hi zuolin liang :
MSP430F5X系列的MCU内置硬件乘法器,当做乘法运算的时候CCS能够自动调用硬件乘法器,可以完成一些DSP功能。另外,心电信号是几百赫兹以内的信号,使用430完全可以实现数字滤波器的算法。
这是一篇ti MSP430 关于滤波器的算法的文档,供楼主参考:
非常感谢你的分享,我正在学习使用ads1298,对我帮助很大,我想问一下,你的msp430的MCLK设置为多少?在ads1198初始化部分有P2DIR |= 0x60; // ads1198 RST,READY管脚输出,READY指的是DRDY这根线么,对单片机而言,它不应该设置成输入么?关于上电复位的延时,手册上是按照tCLK来的,而你的代码中给出了时间,是经验值么?希望能帮助解答一下,非常感谢
#define ADS1198_CS0 P3OUT &= ~BIT0
#define ADS1198_CS1 P3OUT |= BIT0
#define ADS1198_START0 P2OUT &= ~BIT5
#define ADS1198_START1 P2OUT |= BIT5
#define ADS1198_RST0 P2OUT &= ~BIT6
#define ADS1198_RST1 P2OUT |= BIT6
#define ADS1198_PWDN0 P2OUT &= ~BIT4
#define ADS1198_PWDN1 P2OUT |= BIT4
#define ADS1198_READY (P2IN&0x80) //----------修改
#define RDATAC 0x10
#define SDATAC 0x11
#define FALSE 0
#define TRUE 1
#define Addr_ID 0x00
#define Addr_CONFIG1 0x01
#define Addr_CONFIG2 0x02
#define Addr_CONFIG3 0x03
#define Addr_LOFF 0x04
#define Addr_CH1SET 0x05
#define Addr_CH2SET 0x06
#define Addr_CH3SET 0x07
#define Addr_CH4SET 0x08
#define Addr_CH5SET 0x09
#define Addr_CH6SET 0x0A
#define Addr_CH7SET 0x0B
#define Addr_CH8SET 0x0C
#define Addr_RLD_SENSP 0x0D
#define Addr_RLD_SENSN 0x0E
#define Addr_LOFF_SENSP 0x0F
#define Addr_LOFF_SENSN 0x10
#define Addr_LOFF_FLIP 0x11
#define Addr_LOFF_STATP 0x12
#define Addr_LOFF_STATN 0x13
#define Addr_GPIO 0x14
#define Addr_PACE 0x15
#define Addr_CONFIG4 0x17
#define Addr_WCT1 0x18
#define Addr_WCT2 0x19
//-------------------------------------------------------------------------
// ADS1198 spi 接口初始化
//-------------------------------------------------------------------------
void ADS1198_Spi_Init(void)
{
P3SEL |= 0x0E; // P3.1,P3.2,P3.3复用功能
UCB0CTL1 |= UCSWRST; // Put state machine in reset
UCB0CTL0 |= UCMST+UCSYNC+UCMSB; // 3-pin, 8-bit SPI Master,MSB first,Mode 0(ucckpl=0,ucckph=1)
UCB0CTL1 |= UCSSEL_2; // SMCLK
UCB0BR0 = 0x04; // /4
UCB0BR1 = 0; //
UCB0CTL1 &= ~UCSWRST; // 开启SPI
}
//-------------------------------------------------------------------------
// 发送ADS1198单字节命令
//-------------------------------------------------------------------------
void ADS1198_Send_CMD_One(uchar cmd)
{
while (!(UCB0IFG&UCTXIFG)); // USCI_B0 TX buffer ready?
UCB0TXBUF = cmd; // Transmit data
}
//-------------------------------------------------------------------------
// 传输ADS1198多字节命令
//-------------------------------------------------------------------------
void ADS1198_Send_CMD_Muti(uchar cmd,uchar len,uchar dat[])
{
uchar i;
ADS1198_Send_CMD_One(cmd); // 发送第一字节命令+地址
ADS1198_Send_CMD_One(len-1); // 发送第二字节命令,发送数据长度
for(i=0;i<len;i++)
{
ADS1198_Send_CMD_One(dat[i]); // 发送多字节数据
}
}
//-------------------------------------------------------------------------
// 接收ADS1198多字节命令
//-------------------------------------------------------------------------
uchar ADS1198_Recive_Data(uchar cmd,uchar len,uchar dat[])
{
uchar i;
ADS1198_Send_CMD_One(cmd); // 发送接收命令第一字节+地址
ADS1198_Send_CMD_One(len-1); // 发送接收第二字节命令,接收数据长度
for(i=0;i<len;i++)
{
ADS1198_Send_CMD_One(0); // 发送SPI时钟,DOUT=0
SomeNOP();SomeNOP();SomeNOP();SomeNOP(); // 延时
SomeNOP();SomeNOP();SomeNOP();SomeNOP();
if(UCB0IFG&UCRXIFG) // 判断接收标志
{
dat[i] = UCB0RXBUF; // 接收数据字节
}
else
{
return FALSE;
}
}
return TRUE;
}
//-------------------------------------------------------------------------
// 连续采集模式下接收数据
//-------------------------------------------------------------------------
uchar ADS1198_ReadData_Continue(uchar dat[],uchar len)
{
uchar i;
for(i=0;i<len;i++)
{
ADS1198_Send_CMD_One(0); // 发送SPI时钟,DOUT=0
SomeNOP();SomeNOP();SomeNOP();SomeNOP(); // 延时
SomeNOP();SomeNOP();SomeNOP();SomeNOP();
if(UCB0IFG&UCRXIFG) // 判断接收标志
{
dat[i] = UCB0RXBUF; // 接收数据字节
}
else
{
return FALSE;
}
}
return TRUE;
}
//-------------------------------------------------------------------------
void ADS1198_Init(void)
{
uchar d[8];
P2DIR |= 0x60; // ads1198 RST,START管脚输出----修改
P3DIR |= 0x01; // ADS1198 CS 管脚输出
ADS1198_CS0; // 选中ADS1198
ADS1198_PWDN1; // 禁止进入低功耗模式
ADS1198_START0; // 禁止采集
ADS1198_RST1; // 复位置高
delayMS(1000); // 延时1S
ADS1198_RST0; // 复位1198
delayMS(100); // 延时100MS
ADS1198_RST1; // 复位清除
delayMS(1);
ADS1198_Send_CMD_One(SDATAC); // 发送停止命令
ADS1198_Recive_Data(0x20+Addr_ID,1,d); // 读ADS1198 ID号
if(d[0]==0xB6) // 判断是否为ADS1198 ID
{
d[0] = 0xCC; // 内部参考+2.4V+RLDREF(AVDD-AVSS)/2+RLD buffer允许+RLD检测允许
ADS1198_Send_CMD_Muti(0x40+Addr_CONFIG3,1,d); // 配置寄存器
d[0] = 0x45; // Multiple readback+250SPS
ADS1198_Send_CMD_Muti(0x40+Addr_CONFIG1,1,d); // 配置寄存器
d[0] = 0x34; // INT_TEST内部测试信号+(-2X测试信号)+Fclk/2.048M
ADS1198_Send_CMD_Muti(0x40+Addr_CONFIG2,1,d); // 配置寄存器
d[0] = 0x33; // (7.5%/92.5%)+Pull-up/pull-down mode+DC lead-off detection turned on
ADS1198_Send_CMD_Muti(0x40+Addr_LOFF,1,d);
d[0]=0x60;d[1]=0x60;d[2]=0x60;d[3]=0x60;d[4]=0x60;d[5]=0x60;d[6]=0x60;d[7]=0x60;// 12倍增益+正常导联输入
//d[0]=0x65;d[1]=0x65;d[2]=0x65;d[3]=0x65;d[4]=0x65;d[5]=0x65;d[6]=0x65;d[7]=0x65;// 12倍增益+测试信号输入
ADS1198_Send_CMD_Muti(0x40+Addr_CH1SET,8,d);
d[0] = 0x01;d[1] = 0x03; // RLD1P,RLD1N,RLD2N对应R,L,F,为右腿驱动源
ADS1198_Send_CMD_Muti(0x40+Addr_RLD_SENSP,2,d); // 配置寄存器
d[0] = 0x00;d[1] = 0x00; // 8个通道不检测测导联脱落
ADS1198_Send_CMD_Muti(0x40+Addr_LOFF_SENSP,2,d); // 配置寄存器
d[0] = 0x01; // 通道1,通道2作为起搏检测通道,开启起搏检测缓冲器
ADS1198_Send_CMD_Muti(0x40+Addr_PACE,1,d); // 配置寄存器
d[0] = 0x02; // 持续转换模式+Lead-off comparators enabled
ADS1198_Send_CMD_Muti(0x40+Addr_CONFIG4,1,d);
d[0] = 0x08;d[1] = 0xCB; // power on WCTA+WCTB+WCTC,RLD1P,RLD1N,RLD2N为威尔逊中心信号源
ADS1198_Send_CMD_Muti(0x40+Addr_WCT1,2,d);
ADS1198_Send_CMD_One(RDATAC); // 连续读命令
ADS1198_START1; // 开始数据采集
}
}
是在抱歉,感谢楼上兄弟的提醒,有2个地方的注释修改了。我的READY是P2.7管脚,而原来定义的#define ADS1198_READY (P2IN&0x40)---这句是错的,但我在其他程序中调用P2.7的中断这个宏定义没有用上,所以就没看出这个错误!
//--------------------------------------------------------------------------
//------------------------------------------------------------------------
// 系统工作频率设置函数
// 系统工作频率为2M HZ
// 初始化主时钟: MCLK = REFO×(FLL_FACTOR+1)=2M,ACLK=REFO=32K
//------------------------------------------------------------------------
void UCS_Clock_Config(void)
{
UCSCTL3 |= SELREF_2; // Set DCO FLL reference = REFO
UCSCTL4 = SELA_2+SELM_4+SELS_4; // Set ACLK = REFO,MCLK=DCODIV,SMCLK=DCODIV
__bis_SR_register(SCG0); // Disable the FLL control loop
UCSCTL0 = 0x0000; // Set lowest possible DCOx, MODx
UCSCTL1 = DCORSEL_3; // Select DCO range 4MHz operation
UCSCTL2 = FLLD_1 + 124; // Set DCO Multiplier for 4MHz
// (N + 1) * FLLRef = Fdco
// (124 + 1) * 32768 = 4MHz
// Set FLL Div = fDCOCLK/2
__bic_SR_register(SCG0); // Enable the FLL control loop
// Worst-case settling time for the DCO when the DCO range bits have been
// changed is n x 32 x 32 x f_MCLK / f_FLL_reference. See UCS chapter in 5xx
// UG for optimization.
// 32 x 32 x 4 MHz / 32,768 Hz = 125000 = MCLK cycles for DCO to settle
__delay_cycles(125000);
// Loop until XT1,XT2 & DCO fault flag is cleared
do
{
UCSCTL7 &= ~(XT2OFFG + XT1LFOFFG + XT1HFOFFG + DCOFFG);
// Clear XT2,XT1,DCO fault flags
SFRIFG1 &= ~OFIFG; // Clear fault flags
}while (SFRIFG1&OFIFG); // Test oscillator fault flag
}
以上是频率设置函数,上电复位延时是怎么定的我记不清了,应该就是个经验值!呵呵!
Zuolin Liang,
你的反馈及任何意见对TI公司及产品来说都是非常宝贵的,它可以帮助TI公司及设计人员作出更符合特定市场需求的产品!谢谢!
对你的疑问及问题,有以下回复供参考。
1, 关于精度(16/24bit)的问题。考虑到很多来自人体的心电信号中有极化电压高达几百mV, 还有pace pulse,两者叠加在一起时,就需要较大动态范围了。另外专业ECG的RTI noise 要求15uVpp以下,所以16bit肯定是不够的。另外,以前的ECG需要很多颗运放,三级模拟处理,12bit ADC就够用了。而ADS129x只需一片就够用了,而且只需设置PGA GAIN=6就够用了, 这也正是高精度的24bit ADC的重要作用,即使对幅度很小的信号,它可以保证足够高的分辨率。
2,EEG的信号幅度很小,如你所说uV级。 但是TI ADS1299 for EEG的RTI noise<1.0uV p-p* (70Hz BW),是专门针对脑电的。
3,AVDD-0.2V是absolute input voltage,超过Vref确实没用处,但允许超过。
4,COPL 和 CPHA 的注释和你的结果有差异,极可能是笔误,容我们确认一下,稍后反馈。
5,AVDD和DVDD测量误差的问题,去掉AVDD and DVDD之间的磁珠看一下,所测误差值是多少?电流流过磁珠必然会有压降。对24bit ADC, 2.4V基准来说, 两三豪伏的差分电压输入就会产生10000个以上的数字量输出。
6,当电极脱落时,CH1 CH2的两对差分输入自然就100%悬空了,但是对CH3~CH8不同,因为伴随V1~V6输入的是WCT,其源输出阻抗是不能忽略的,所以差分信号肯定会有一定偏移,高通滤波器同样可以去除它。
7,个人认为MSP430运行大量的FFT肯定不够用,如果是做holter,考虑到低功耗及运算能力,还有价格因素等, TMS320C553x DSP是不错的选择。但是如果算法过于复杂,推荐用32bit ARM.
8,导联检测需要设置相关的寄存器,比如 DC lead off, 特定情况下还要调整 comparator的threshold register setting。如果现场有强干扰,软件做一些智能判断会使这个功能更实用。
9,前面提到过, 即使一级放大只有6倍增益,分辨率已经足够用了,因为有高精度24bitADC。 所谓有得必有失, 集成度高了,所以就不需要以前传统的硬件高通滤波器了,而且硬件高通对电容的要求不是一般的高。 当今的CPU处理器速度越来越快,简单的滤波器不会占用什么资源。从做产品的角度来看,只要在软件中能实现的,尽量不用硬件做,这早已是行业共识。它不仅能节省成本,更能为今后产品服务灵活省级。
Regards,
JHL
谢谢JHL老师的指点,很多疑惑我都解释清楚了!因为搞这东西的时间很短,很不专业,所以有些问题可能很幼稚让您见笑了!另外,有2个问题麻烦您有空试验下.1是AVDD,DVDD测量误差的问题,我曾经怀疑过时磁珠的问题,就把磁珠去掉,用跳线短接了,可是问题依旧!2就是CH1,CH2的基线电压比CH3-CH8基线高的问题,这种情况是在连接心电模拟仪就出现的,不存在电极脱落的情况!
To Zuolinliang,
之前提到的CPOL = 0 and CPHA = 1 是针对MCU SPI的设置,这个设置的作用是 SLCK在空闲时是低电平,MCU SPI口会在SCLK的上升沿发送数据到ADS1198 SDI,而在SLCK的下降沿锁存ADS1198的输出数据。因此ADS1198 datasheet Figure1的波形和CPOL = 0 and CPHA = 1时一致的。如果你的实测结果不同且怀疑是ADS1198 SPI 口的问题,请用示波器看一下SPI 的 SCLK/SDI/SDO的波形。
1,即使外部电源AVDD DVDD相同,内部的电源通路或架构也可能会产生几个mV的差异。你可以计算下10000LSB对应几个豪伏。即使AVDD DVDD之间有微小偏差也不会影响正常使用时有效信号的准确测量。想一下,DVDD是控制数字逻辑功能模块的。
2,这也是源阻抗不同造成的偏差,只要不是严重的基线飘移,后端软件都可以处理好。
Regards,
JHL
看来兄弟对SPI协议不是很了解啊!SPI的CLK是由主机发送出来的,如果要接收从机的数据,主机就要发送一下无关的数据,目的是在发送的时候启动CLK,这样在发送的同时数据就跟着接收到了!这条语句的目的就是发送一个无关紧要的0,目的是发送完后同时也就接收到了1字节数据!
谢谢JHL老师的指点!
1.手册上说的CPOL=0和CPHA=1,我不知道到底指的是什么意思,但是对用的MSP430的SPI中要设置CKPH=0,CKPL=0才能正确接收到数据!也许对于其他的单片机设置CPOL=0和CPHA=1是正确的!
2.AVDD,DVDD相同,而ADS1198是16位的,相差10000就相当于相差了0.4V的电压,这个实在是说不过去!当然这个在实际应用中似乎也没有影响到各个通道的数据采集!只是感觉很不对劲!
3.CH1-CH2比CH3-CH8基线高这个问题,只要8个通道不检测测导联脱落就可以解决,但我就不能用导联脱落检测这个功能了!呵呵
1,CPOL CPHA有很多公开的描述,在此不多写。 建议对照波形及MSP430的相关设置,还有ADS1198 datasheet figure1 来验证。
2, 我之前是按照24bit ADC计算的,所以一直在讲几个豪伏。 ADS1198的datasheet 描述有笔误, CH3, 4测出来应该是 1/4(MVDDP-MVDDN),TI会尽快修改ADS1198 datasheet. 另外ADS1298 datasheet对此描述是对的。但是你得到0.4V肯定是不对的,你读出的数值应该差接近10922LSB左右,这样才符合查值(AVDD/2 - DVDD/4) = 0.8V。
3,导联脱落打开,各通道基线不同是可以用软件处理好的。即使不打开导联检测,各通道之间也有微小的offset,都可以软件滤波形式处理掉。
确实以前没用过spi协议 之前也只理了一下spi的时序。 明白了, 非常感谢老兄了。
请教关于数据读取的问题,数据转换完毕后,是在DIDY的上升沿读呢,还是下降沿呢,还有读到的数据貌似噪声很大啊,前端不需要噪声处理的么
哈哈,这回明白了,谢谢JHL老师指点!
另外,我采集到的数据的确接近10922,我当初是这么想的,16位AD对应65535,而AD参考电压是2.4V,10922/65535*2.4=0.4V。呵呵
什么沿读手册上有详细介绍,另外不是前段不需要加噪声处理,而是1198加不了噪声处理,只能通过单片机或电脑进行软件滤波,这点我也感觉很郁闷!
没有遇到你说的情况,出现你这种问题和ADS1198/1298没有什么关系,是不是你的芯片里没有SPI模块啊,是MSP430F5418这个芯片么?
楼主您确定主机的spi时钟要设置为CPOL=0和CPHA=0?我现在在用ADS1298R,一直写不进去寄存器,是不是时钟的问题?
楼主留下邮箱,交流交流吧,我也用的430,用你的程序模板写的,能调通,就是测试人体的时候感觉数据不对啊。我的邮箱:chenyongpeng001@163.com。谢谢。
楼主,我能否将您的电路图发给我参考一下,我也在做这个,605775252@qq.com
你好 能否将你的电路图给我发一份参考下 现在处于焦头烂额的状态 bruellyyang@126.com谢谢
关于ads129x的CPOL和CPHA的问题,我用的是STM32,要设置成CPOL=0,和CPHA=1的模式,对于stm32的设置来讲,要设成以下模式:
hspi2.Init.CLKPolarity = SPI_POLARITY_LOW;
hspi2.Init.CLKPhase = SPI_PHASE_2EDGE;
在调试过程中可以看到,设置为CPOL=0,CPHA=1.
楼主有心人,把学习过程记录了下来,给大家分享,有心了。好像楼主也是用于EEG/ECG的测量用途,我也是,希望有空多交流。
你好,JHL
我用ADS1194时,发现CONFIG1寄存器写不进去,我写了寄存器然后再回读的,只有CONFIG1的值不对。还有一个奇怪的问题,只要对寄存器进行过操作,就读不到测量数据。
SPI_CS1;
SPI_START0;
SPI_PWDN1;
SPI_RESET1;
HAL_Delay(100);
SPI_RESET0;
HAL_Delay(100);
SPI_RESET1;
HAL_Delay(1000);
ADS_WriteByte(ADS_SDATAC);
ADS_WReg(CONFIG1, 0x20);
ADS_WReg(CONFIG2, 0x10);
ADS_WReg(CONFIG3, 0xE8);
ADS_WReg(CONFIG4, 0x00);
ADS_WReg(CH1SET, 0x05);
ADS_WReg(CH2SET, 0x05);
ADS_WReg(CH3SET, 0x05);
ADS_WReg(CH4SET, 0x05);
ADS_WriteByte(ADS_RDATAC);
SPI_START1;
SPI_CS1;
这是我上电初始化的代码,请您帮忙看下哪里有问题吗?
实在报歉,这个项目我调试的差不多就离职了,现在不但不做医疗了,连单片机也由430换为stm32了,这个项目的情况早都忘没了,帮不了大家了。
问题解决,寄存器写不进去是因为前面的SDATAC命令没有拉高CS,等到后面写完寄存器才拉高的,所以第一个寄存器的值被忽略了。