贾俊伟

（上海海事大学 信息工程学院，上海 201306）

脑电信号是人体重要的生理信号，近年来，随着脑机接口的逐步兴起和使用，脑电信号的实时性处理要求也越来越高，脑电信号实时处理的应用，使人们可以直接通过脑来表达想法或操作其他设备，而不需要通过语言或肢体的动作，这对肢体残缺的人来说有着极其重要的意义。

目前，国内外对脑电信号的处理基本上都是基于上位机进行处理。文中提出了一种全新的设计方案：基于SOPC的脑电信号实时处理。SOPC（System on a Programmable Chip）称为可编程片上系统，是基于可编程逻辑器件（FPGA或CPLD）的可重构的SOC。利用FPGA的可编程逻辑资源，按照系统功能需求来添加接口功能模块，既能实现目标系统功能，又能降低系统的成本和功耗。这样就使得FPGA灵活的硬件设计与处理器的强大软件功能有机地结合在一起，高效地实现SOPC系统；同时，嵌入式NiosⅡ软核又可以方便的完成对数字信号处理模块的控制和数据的读写和存储。

1 系统结构

文中的设计系统主要有信号预处理模块、A/D转换模块和数据处理与存储模块3大部分组成。其中A/D转换模块和数据处理与存储模块是基于SOPC系统实现，是本文重点。核心控制芯片采用ALTERA公司生产的CycloneⅡ系列的FPGA，它实现对外围电路的控制和数据的处理与存储。系统总体结构如图1所示。

图1 系统总体结构图Fig.1 Overall system structure diagram

1.1 信号预处理

脑电信号是很微弱的差模信号，具有低频率，低幅度的特点。并且具有很强的背景噪声和干扰，因此在采集前必须经过必要的预处理，使其达到AD转换的精度要求。……