[发明专利]一种四通道动态调幅信号发生器

说明书

技术领域

本发明涉及信号源激素领域，具体而言涉及一种四通道动态调幅信号发生器。

背景技术

中频电流被低频电流调制后，其幅度和频率随着低频电流的幅度和频率的变化而变化的电流称为调制中频电流。应用这种电流治疗疾病的方法称为调制中频电疗法。该疗法具有收效快、无痛苦、副作用小、疗效持久等特点，被临床上广泛采用。

在医用中频电疗设备中，最核心的部分是幅度调制波形(AM)的发生，通过不同的调制波形、载波的变化，将信号放大后，并输出到人体。

从信号发生的角度出发，在医用电流的定义中，中频医用电流的频率范围为1KHz～5KHz，并不算高。但是结合医疗器械本身的特点和设备成本的考虑，鲜有能够做到统一的、低成本医用中频信号发生器，特别是针对某些特殊应用，如三维中频干扰电治疗仪，还需要做到信号的相位同步，调制深度调节等。这种复杂的应用，在传统的使用32位甚至8位单片机芯片的系统中是几乎无法实现的。

发明内容

本发明的第一方面公开一种四通道动态调幅信号发生器，将传统的32位MCU和FPGA结合，采用传统的32位MCU模拟成双通道DAC，将MCU作为FPGA的外设，而不是通常的主设备，实现四通道动态调幅信号发生器。

本公开中，所述四通道动态调幅信号发生器，包括第一MCU、第二MCU以及一FPGA芯片，在第一MCU与FPGA芯片之间以及第二MCU与FPGA芯片之间分别配置有数据总线、公共时钟总线以及低速通讯总线；

所述FPGA芯片内配置指令，用于根据外部提供的振荡信号产生统一的参考时钟信号并通过所述公共时钟总线同步至第一MCU、第二MCU，以及用于分时计算4个DAC通道的数据转换，该数据转换基于DDS(直接数字频率合成)算法而产生AM合成波形，并在时序的分配下通过所述数据总线分时传输至第一MCU和第二MCU；

所述第一MCU、第二MCU用于作为所述FPGA芯片的外设，用于：

通过所述公共时钟总线使得第一MCU、第二MCU与所述FPGA芯片保持处于同一个参考时钟信号下；

通过数据总线与所述FPGA芯片连接以接收所述AM合成波形；以及

根据所述FPGA芯片传输的AM合成波形分别提供两个输出调幅信号输出。

进一步的实施中，所述第一MCU、第二MCU均采用STM32F10x/STM32F20x/STM32F40x系列芯片中的一种，且第一MCU与第二MCU相同。

进一步的实施中，所述第一MCU配置为主逻辑控制芯片，与所述FPGA芯片通过SPI总线通讯。

进一步的实施中，所述FPGA芯片产生的固定频率的参考时钟信号，应用于公共时钟总线；

所述第一MCU、第二MCU的定时器均工作于外部时钟信号模式，第一MCU、第二MCU分别对该信号采集并计数；

所述第一MCU、第二MCU对于信号计数结果，在一个时序周期内，根据不同的时隙完成各自的任务；

在第二MCU的处理时隙内，分别计算4个DAC通道的波形采用数据，并传输至所述数据总线；

在第一MCU的处理时隙内，分别采集所述数据总线上的数据并完成一次DAC转换。

由以上本发明的技术方案可知，本发明的有益效果在于提出一种简化的四通道动态调幅信号发生器，四通道信号可同步、异步两种方式输出，而且在允许的频率范围内可输出AM任意波形；一方面，突破传统信号发生器自上而下的设计方法，独创性的将传统32位MCU模拟成DAC外设；另一方面，充分利用硬件特性，最大限度的减少软件干预，运行效率极佳。

附图说明

图1为本发明一实施方式的四通道动态调幅信号发生器的原理框图。

具体实施方式

为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

如图1所示，根据本发明的较优实施例，一种四通道动态调幅信号发生器，将传统的32位MCU和FPGA结合，采用传统的32位MCU模拟成双通道DAC，将MCU作为FPGA的外设，而不是通常的主设备，实现四通道动态调幅信号发生器。

本实施例中，如图1所示，四通道动态调幅信号发生器，包括第一MCU1a、第二MCU1b以及一FPGA芯片2，在第一MCU与FPGA芯片之间以及第二MCU与FPGA芯片之间分别配置有数据总线3、公共时钟总线4以及低速通讯总线5。

其中，低速通讯总线5为MCU<->FPGA之间的低速通讯端口，用于配制数据的传输。