基于FPGA的肌電解碼及假肢控制SoC系統(tǒng)設計.pdf

1、為了滿足對低功耗、低成本、短開發(fā)周期的電子產(chǎn)品的設計需求，出現(xiàn)了以IP核復用技術為基礎的SoC設計方法。但隨著設計規(guī)模和復雜度的逐步攀升，因設計缺陷導致的反復投片生產(chǎn)造成的研發(fā)周期和成本大大增加。為了解決這個問題，人們提出了基于FPGA的SoC原型設計驗證的方法。由于FPGA具有高度靈活性，并提供了大量的IP核授權，使得基于FPGA的SoC設計方法迅速發(fā)展起來，成為了SoC原型機設計的主流方法。本文以表面肌電信號的解碼為基礎，詳細介紹了

2、基于FPGA的SoC系統(tǒng)設計方法。
　　論文闡述了肌電信號的產(chǎn)生機制和生理學特性，分析了在肌電信號采集過程中干擾信號的來源及特征，并針對干擾源提出完整的優(yōu)化改善方案。在此基礎上，設計硬件電路對微弱的肌電信號進行放大，同時在硬件和軟件上對信號進行濾波，提取出了具有較高信噪比和完整度的有用信號。對采集到的有用肌電信號進行預處理和特征提取操作后，使用樸素貝葉斯分類器對其分析，提出了一種新的適合于肌電解碼的硬件結構，采用邏輯電路實現(xiàn)解碼單

3、元，并且評估了硬件解碼的運算性能。
　　在構建基于FPGA的SoC系統(tǒng)中，對硬件平臺的資源和特性進行了完整的介紹，并且分別構建了系統(tǒng)硬件平臺和嵌入式軟件架構，調用肌電解碼IP，完成了肌電解碼SoC系統(tǒng)的整體設計，設計過程表明軟硬件協(xié)同設計的方法可以顯著縮短開發(fā)周期，同時體現(xiàn)出其靈活的軟硬件重構特性能夠滿足不同場合的設計需求。
　　論文設計了機械手臂移物操作的實驗范式對系統(tǒng)進行了整體驗證，先通過軟硬件聯(lián)合仿真的方式對分類器進行