提出了采用Verilog HDL 設(shè)計(jì)I2C 總線分析器的方法，該I2C 總線分析器支持三種不同的
工作模式：被動(dòng)、主機(jī)和從機(jī)模式，并提供了嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)接口。通過硬件總體框架分析，分模塊輸入，經(jīng)過仿真、邏輯綜合和FPGA 硬件驗(yàn)證表明，該總線分析器與其它常用接口方式相比具有低功耗、占用資源少和功能完備等特點(diǎn)，并較少占用微處理器指令周期，應(yīng)用在醫(yī)療檢測(cè)系統(tǒng)中解決了增加可靠擴(kuò)展平臺(tái)問題。
在醫(yī)療保健、臨床醫(yī)學(xué)和醫(yī)療救護(hù)中，血氧、心電、血壓、呼吸、腦電波等生理信號(hào)都是非常重要的指標(biāo)。針對(duì)臨床應(yīng)用，已經(jīng)報(bào)道了將血氧、血壓等檢測(cè)應(yīng)用于咽喉、食管等體內(nèi)循環(huán)[1]，提高了準(zhǔn)確性和及時(shí)性[2]，這種方法正處在研究階段，I2C 總線分析儀可以擴(kuò)展醫(yī)療監(jiān)測(cè)儀實(shí)現(xiàn)包括體外循環(huán)的多種方法同時(shí)檢測(cè)和比較。現(xiàn)在醫(yī)療儀器短缺，一臺(tái)帶I2C 擴(kuò)展接口的監(jiān)測(cè)儀可實(shí)現(xiàn)多人同時(shí)使用，資源得到有效利用。可見，實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確記錄各項(xiàng)人體基本體征參數(shù)，同時(shí)具有便攜式特點(diǎn)的醫(yī)療監(jiān)測(cè)儀對(duì)健康監(jiān)護(hù)、檢測(cè)技術(shù)和醫(yī)學(xué)研究具有重大意義。如何擴(kuò)展醫(yī)療檢測(cè)儀的功能成為熱點(diǎn)問題。
目前擴(kuò)展檢測(cè)儀接口的方法很多，多通道是最常用的方法，具有數(shù)據(jù)通道相對(duì)獨(dú)立，有很強(qiáng)的抗干擾能力和設(shè)計(jì)復(fù)雜度優(yōu)勢(shì)，但體積較大，資源浪費(fèi)多，不適合便攜式處理。I2C 總線是一個(gè)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)同步串行數(shù)據(jù)通訊總線，被廣泛應(yīng)用在消費(fèi)類電子和嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品中[3]，例如：數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、EEPROM、傳感器等等。相比現(xiàn)今流行的并口、SPI、USB 等接口，雖然I2C 有相對(duì)較低的帶寬[4]，但功能多樣化，廣泛應(yīng)用于信號(hào)處理器的控制接口設(shè)計(jì)。而且血氧飽和度有效信號(hào)基頻在1Hz 左右，血壓、呼吸、腦電波等生理信號(hào)的基頻幾十赫茲范圍內(nèi)。多種信號(hào)同時(shí)采集完全可以實(shí)現(xiàn)。同時(shí)應(yīng)用I2C 總線還有以下優(yōu)點(diǎn)：一是各部分電路之間的連接變得非常簡(jiǎn)單，省去控制系統(tǒng)中的許多輸入/輸出接口，可靠性好；二是由于I2C 總線具有多種工作模式，利用軟件可以十分方便進(jìn)行調(diào)整和測(cè)試，增加功能；三是I2C 總線具有良好的擴(kuò)展性，支持多主機(jī)通訊[5]。本文描述了采用Verilog HDL語言設(shè)計(jì)一種I2C 總線分析器的硬件電路結(jié)構(gòu)和它們主要特點(diǎn)，采用此設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)多種傳感器信號(hào)采集，方便實(shí)現(xiàn)與微處理器的接口設(shè)計(jì)，可重用性好，可以作為IP 核使用。