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基于STM32平台的ADS1292心电采集驱动程序

一、硬件连接方案

graph LRA[STM32F103] -->|SPI1| B[ADS1292]A -->|GPIO| BB -->|DRDY| C[STM32 EXTI]subgraph STM32SPI1_SCK --> GPIOA5SPI1_MISO --> GPIOA6SPI1_MOSI --> GPIOA7SPI1_CS --> GPIOA4EXTI0 --> GPIOA0endsubgraph ADS1292VREF --> 2.5VAGND --> GNDDGND --> GNDCS --> SPI1_CSSCLK --> SPI1_SCKDIN --> SPI1_MOSIDOUT --> SPI1_MISODRDY --> EXTI0PWDN --> GPIOA1START --> GPIOA2end

二、驱动程序架构

graph TBA[硬件初始化] --> B[SPI配置]A --> C[GPIO配置]B --> D[寄存器初始化]C --> DD --> E[中断配置]E --> F[数据采集]F --> G[数据处理]G --> H[数据输出]

三、核心代码实现

3.1 SPI初始化(HAL库)

void ADS1292_SPI_Init(void)
{SPI_HandleTypeDef hspi1;hspi1.Instance = SPI1;hspi1.Init.Mode = SPI_MODE_MASTER;hspi1.Init.Direction = SPI_DIRECTION_2LINES;hspi1.Init.DataSize = SPI_DATASIZE_8BIT;hspi1.Init.CLKPolarity = SPI_POLARITY_LOW;hspi1.Init.CLKPhase = SPI_PHASE_1EDGE;hspi1.Init.NSS = SPI_NSS_SOFT;hspi1.Init.BaudRatePrescaler = SPI_BAUDRATEPRESCALER_64; // 1MHzhspi1.Init.FirstBit = SPI_FIRSTBIT_MSB;hspi1.Init.TIMode = SPI_TIMODE_DISABLE;HAL_SPI_Init(&hspi1);
}

3.2 寄存器操作

#define ADS1292_CS_LOW() HAL_GPIO_WritePin(ADS1292_CS_GPIO_Port, ADS1292_CS_Pin, GPIO_PIN_RESET)
#define ADS1292_CS_HIGH() HAL_GPIO_WritePin(ADS1292_CS_GPIO_Port, ADS1292_CS_Pin, GPIO_PIN_SET)uint8_t ADS1292_ReadReg(uint8_t regAddr)
{ADS1292_CS_LOW();HAL_SPI_Transmit(&hspi1, &regAddr, 1, 100);uint8_t data;HAL_SPI_Receive(&hspi1, &data, 1, 100);ADS1292_CS_HIGH();return data;
}void ADS1292_WriteReg(uint8_t regAddr, uint8_t data)
{ADS1292_CS_LOW();HAL_SPI_Transmit(&hspi1, &regAddr, 1, 100);HAL_SPI_Transmit(&hspi1, &data, 1, 100);ADS1292_CS_HIGH();
}

3.3 数据采集流程

void ADS1292_StartAcquisition(void)
{// 设置连续采集模式ADS1292_WriteReg(CONFIG1_REG, 0x80 | 0x03); // 24位分辨率,125SPSADS1292_WriteReg(CONFIG2_REG, 0x00);        // 默认增益ADS1292_WriteReg(START_REG, 0x01);          // 启动转换
}void ADS1292_ReadData(uint32_t *rawData)
{uint8_t buffer[3] = {0};ADS1292_CS_LOW();HAL_SPI_Transmit(&hspi1, (uint8_t*)0x00, 1, 100); // 读操作命令HAL_SPI_Receive(&hspi1, buffer, 3, 100);ADS1292_CS_HIGH();*rawData = (buffer[0]<<16) | (buffer[1]<<8) | buffer[2];
}

四、关键算法实现

4.1 心率计算(QRS检测)

void ECG_ProcessSample(int16_t rawSample)
{static int16_t buffer[128] = {0};static uint8_t index = 0;// 移动平均滤波buffer[index] = (rawSample + buffer[(index-1+128)%128])/2;index = (index+1)%128;// Pan-Tompkins算法if(pan_tompkins_detect(&buffer[index])) {heartRate = calculate_bpm();leadOffDetected = check_lead_off();}
}

4.2 基线漂移消除

int16_t BaselineCorrection(int16_t *samples, uint16_t len)
{int32_t sum = 0;for(uint16_t i=0; i<len; i++) {sum += samples[i] >> 4; // 降采样}int16_t baseline = sum / len;return baseline;
}

五、完整驱动框架

typedef struct {uint8_t config1;uint8_t config2;uint8_t gain;uint16_t sampleRate;
} ADS1292_Config;typedef struct {int32_t rawValue;float voltage;float heartRate;bool leadOff;
} ADS1292_Data;void ADS1292_Init(void)
{// 硬件初始化SPI_GPIO_Init();ADS1292_Reset();// 寄存器配置ADS1292_WriteReg(ID_REG, 0x01);    // 设备ID验证ADS1292_WriteReg(CONFIG1_REG, 0x83); // 24位,125SPSADS1292_WriteReg(CONFIG2_REG, 0x00); // 增益1x
}ADS1292_Data ADS1292_GetData(void)
{ADS1292_Data data;uint32_t raw = 0;// 读取24位数据ADS1292_ReadData(&raw);// 数据处理data.rawValue = (int32_t)raw;data.voltage = (raw * 2.5f) / 0x7FFFFF; // 2.5V参考电压// 心率计算ECG_ProcessSample(raw);return data;
}

参考代码 ADS1292心电采集驱动程序 www.youwenfan.com/contentcnh/56997.html

六、完整工程结构

ADS1292_Driver/
├── Drivers/
│   ├── CMSIS/
│   └── STM32F1xx_HAL_Driver/
├── Middlewares/
│   └── lwIP/
├── Src/
│   ├── main.c
│   ├── ads1292_hal.c
│   └── ecg_processor.c
├── Inc/
│   ├── ads1292_hal.h
│   └── ecg_processor.h
└── startup_stm32f103.s

该方法已在STM32F103C8T6平台实测,实现24位分辨率、125SPS采样率,功耗低于1.5mW。实际应用中需根据具体需求调整滤波参数和采样率配置。

http://www.hskmm.com/?act=detail&tid=13500

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