1.算法运行效果图预览

2.算法运行软件版本

vivado2019.2

matlab2022a

3.部分核心程序

`timescale 1ns / 1ps
//
// Company: 
// Engineer: 
// 
// Create Date: 2023/09/05 04:23:51
// Design Name: 
// Module Name: tops
// Project Name: 
// Target Devices: 
// Tool Versions: 
// Description: 
// 
// Dependencies: 
// 
// Revision:
// Revision 0.01 - File Created
// Additional Comments:
// 
//

module tops(
input i_clk,
input i_rst,
output signed[11:0]o_data,
output signed[15:0]o_pv2_1, 
output signed[15:0]o_pv2_2, 
output signed[15:0]o_pv2_3, 
output signed[15:0]o_pv2_4, 
output             o_syn, 
output signed[31:0]o_heartrate,
output signed[15:0]o_heartcnt 
);
    
    
//调用心率数据
ECG_data ECG_data_u(
    .i_clk (i_clk), 
    .i_rst (i_rst), 
    .o_data(o_data)
    );

    
// ECG峰值检测模块find_heart_max的实例化，用于检测ECG信号的峰值信息  
//ECG峰值检测  
find_heart_max find_heart_max_u(
    .i_clk      (i_clk), 
    .i_rst      (i_rst), 
    .i_lvl      (16'd500), // 阈值设定为500，此处需要确认该数值的单位和范围是否正确
    .i_peak     ({o_data[11],o_data[11],o_data[11],o_data[11],o_data}),  // 将ECG数据打包成5个11位的信号作为输入峰值信号  
	 
    .o_pv2_1    (o_pv2_1), // 输出的第1峰值电压值  
    .o_pv2_2    (o_pv2_2), // 输出的第2峰值电压值  
    .o_pv2_3    (o_pv2_3), // 输出的第3峰值电压值  
    .o_pv2_4    (o_pv2_4), // 输出的第4峰值电压值  
    .o_idx_1    (), 
    .o_delay_cnt(), 
    .o_syn      (o_syn), // 同步信号，用于控制心率计算模块的工作时序  
    .curr_state (), 
    .cnten      (), 
	 
    .cnt0       (), 
    .cnt1       (), 
    .cnt2       (), 
    .cnt3       (), 
    .cnt4       (), 
	 
    .max_1      (), 
    .max_2      (), 
    .max_3      (), 
    .max_4      ()
    );


//根据峰值位置计算近似心率
//计算心率
heart_rate heart_rate_u(
    .i_clk(i_clk), 
    .i_rst(i_rst), 
    .i_heart    (o_syn), 
    .o_heartrate(o_heartrate), 
    .o_heartcnt (o_heartcnt)
    );

 
endmodule
0058

4.算法理论概述

心电图（ECG）是一种广泛应用于医疗诊断的技术，用于监测心脏的电活动。随着医疗技术的发展，基于FPGA（现场可编程门阵列）的ECG信号处理系统越来越受到关注。这种系统具有高实时性、高可靠性、低功耗等优点，能够满足现代化医疗设备的需求。本文将详细介绍基于FPGA的ECG心电信号峰值检测和心率计算的方法，包括原理、公式和实现过程。

ECG信号是一种生物电信号，反映了心脏的电活动。在ECG信号中，峰值点对应于心室除极过程中的最大电压，是分析ECG信号的重要特征之一。通过检测ECG信号的峰值点，可以确定心跳的起止时刻，从而计算心率。

基于FPGA的ECG信号峰值检测和心率计算方法主要包括以下几个步骤：