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利用EP4CE22F17C8实现无线输液监控系统硬件设计

作者：于洋

来源：《电子技术与软件工程》2015年第11期

摘 要 Cyclone Ⅳ系列的FPGAS以其低成本、低功耗、高宽带在无线、工业、通信领域得到了广泛应用。本文以EP4CE22F17C8为核心处理器设计无线输液自动监测及报警系统硬件电路，以实现液位低某个位置时自控监测并以编码的方式通过无线射频电路传输液位信号至护士站，完成液位自动监测与报警。该硬件电路的设计极大地保护了临床输液病人安全，降低了值班护士的工作量，具有较强的使用价值。同时，无线输液自动监测及报警系统的设计，对于Cyclone Ⅳ系列的FPGAS嵌入式处理器的设计与应用具有重要的借鉴价值。 【关键词】Cyclone Ⅳ Qsys NiosII EP4CE22F17C8

Cyclone Ⅳ系列的FPGA以最低成本、最低功耗理念的基础上推出的低成本、高容量的FPGAs，以满足带宽成本敏感性的市场需求。该系列有两类芯片：Cyclone Ⅳ E和Cyclone Ⅳ GX，前者提供核电压为1.0V和1.2V。Cyclone Ⅳ系列FPGA拥有6K-150K逻辑单元、最高至6.3Mb的内部存储容量，其18*18乘法器数量最多可达360个；M9K存储模块可提供9kbit的嵌入式SRAM，并可配置为多个数据宽度的存储模块，如真实双端口的×1、×2、×4、×8/9、×16/18；全局时钟高达30个，8个PLLs连接5个输出时钟；该系列芯片支持SDR、DDR、DDR2 SDRAM、和QDRII SRAM，可以利用Memory Controller MegaCore function完成存储器界面的设计。

封装形式为FBGA的EP4CE22F17C8是Cyclone Ⅳ E系列的FPGAs嵌入式处理器，支持Rs OCT或单端口的Rs，可实现可编程的总线保持、上拉电阻、时延、速率转换控制以优化信号完整性；其配置方式包括AS、AP、PS、FPP和JTAG，通过选择EPCS和并行FLASH采取相应的配置数据方式，以实现上电数据自动加载；该芯片支持速率等级8。本文采用CycloneⅣ E系列的EP4CE22F17C8来实现无线输液监控系统硬件设计，可实现多位输液病人的监测与最低液位自动报警，以最大限度地实现输液安全防护。 1 系统总体方案

本系统的总体框图如图1所示，主要包括液位监测、无线收发、编解码电路和处理器及外围电路。当液位低于某个位置时，输液监测电路驱动编码器启动无线发射器发射液位报警信号，接收端译码后送入处理器判断输液患者编号，启动声光报警。 2 基于EP4CE22F17C8 的IP CORE设计