ADS1198开发设计心得与遗留问题总结

ADS1198/ADS1298开发设计心得与遗留问题总结
首先非常感谢TI公司的支持，自己手里面的6片ADS1198全部是从TI公司申请到的，并且遇到问题后能TI的技术支持工程师能及时给出解答，所以写这篇文章，一是对自己这几个月工作的总结，二是也算是对TI 公司的感谢，也希望能帮助到以后使用ADS1198/1298的朋友。

本人使用MSP430F5418与ADS1198设计12导心电监测仪，其实就是个低档的HOLTER,在HOLTER的基础上加了几个操作按键和LCD显示屏。

历时3个多月，前几天算是能比较满意的用ADS1198采集到ECG信号了！现在简单说下开发过程以及遇到的一些问题。

先说下MSP430单片机，本人01年开始使用（那是还是大四），先后使用过1100,135,149,2418等型号，这次选用了5418，因为信价比高，等开始实际调试使用时，才发现5418与之前的型号有很多升级。

增加了几个功能模块同时也整合了一些功能模块。

比如SYS模块,PMM模块，UCS模块等（还有一些功能由于没用上也没研究），这几个模块我看了很长时间英文资料（英文水平不咋地）后，发现SYS和PMM模块对我根本就没有用，并且把PMM模块关掉了，增加了这些模块视乎能提高430的安全性，但我觉得430这种单片机由于设计宗旨是低功耗3V供电。

所以一般都是采用电池供电的，加上这2个模块似乎意义不大。

反而与之前的型号兼容性不好了！
本人在做这款12导心电监测仪之前搞过1年多心电，只用运放做过9导心电监测仪，所以在ECG方面的经验还是很少的，发现这款ADS1198芯片还是在电源网上看到的，申请到样片后，手册和开发指南看了不下七八遍才基本理解明白，现在说说自己曾经迷糊而后来解决以及仍没解决的问题列出来：
1.ADS1198有16位AD，可是PGA增益最大只有12，没有二级放大，对于ECG信号最大幅值在5mV
左右，经过12倍放大为60MV, 60/2400*65536=1638,即只要用12位就能标示出ECG信号了，也就是说浪费掉了4位AD，如果用ADS1298也会同样出现这种情况，只是会比1198精确些而已，如果
用ADS1198/1298测量EEG信号，EEG信号是uV级的，真不能能不能用啊！
2.
请看手册第12页，这里的这幅图下面的NOTE写着SPI CPOL=0，CPHA=1，但是实际在调试程序时我发现这里应该设置为CKPH=0，CKPL=0.
3.手册20页的公共点参考电压的公式似乎也由点问题，这里是A VDD-0.2V我觉得不对，应该是VREF+,
因为如果按以上公式计算出的公共参考电压，有可能最大幅值超过VREF+,也就是AD不能正确的采集出实际数值。

4.
手册第19页中设置CHNSET[2:0]=011时，1,2,5,6,7,8是用来测量A VDD/2，而3,4是用来测量DVDD/2，我设计的电路板是A VDD与DVDD电压相同，通过磁珠连接，结果测试出来的数据1,2,5,6,7,8 比我计算的理论数据差了10000多，而3.4比理论数据差了1000多，这两组之间也差了10000多，这个问题我现在也没搞明白，请TI的工程师和使用过的朋友解答一下吧。

5.当我用心电模拟仪输入信号时，（我的设计中1,2,3,4,5,6,7,8分别对应II,III,V1,V2,V3,V4,V5,V6）,发
现但我设置8个通道检测导联脱落时（即设置LOFF_SENSP=0XFF, LOFF_SENSN=0XFF），II,III的基线与V1，V2，V3，V4，V5，V6相差10000多，如果设置LOFF_SENSP=0X00, LOFF_SENSN=0X00时，即不检测导联脱落时，II,III,V1,-V6就在同一基线上了。

这个也没搞明白。

有待朋友们解答。

6.当心电模拟仪测试信号好用后，我实测人体信号，发现各路信号基线都不一致，我调试了半个月也
没调出来，（我的设计基本上是抄TI的设计指南里的原理图的,我也明白为什么TI设计指南里为什么没有给出实测人体信号！，估计它的板子也一样有这个问题），后来请教TI的技术支持工程师JHL 老师，他说要加高通滤波器，后来我在输入进ADS1198前加了各种高通滤波器，发现最实用的竟然是用0.1UF加10M电阻，这样这8路信号基本上在一条直线上了，（V1偏差大一点与其他的基线差100左右），但加了电阻电容滤波后，用心电模拟仪再测量时，原本一致的基线现在反而有偏差了，我是搞糊涂了！另外今天刚看到JHL老师的回复，说他说的加高通滤波实际上是软件滤波，如果是这样的话，看来我用430就不行了，应该改DSP做FFT变换吧！
总结一下，ADS1198/1298的确集成了很多ECG电路，比如8路仪表放大，威尔逊网络，内部测试信号，导联脱落检测（我用着不好使，呵呵）等等，而且也降低了功耗，节省了成本。

是做便携式设备很好的选择，但问题也很大，内部只有前级放大，没有加二级放大，同时由于集成度太高，仪表放大后直接进AD，不能加高通，低通，以及抗肌电干扰等电路。

这些工作恐怕全部要留给上位机用软件来解决，至于能解决到什么程度，我就不知道了！
以上就是个人使用ADS1198/1298的一些心得，能解决的问题以及遗留的问题，由于本人能力有限，估计会有很多错误和误解。

以上所写，仅供大家参考，谢谢！
作者：liangzuolin
一下附上我用430开发的程序，已经调试通过，仅供参考！
#define ADS1198_CS0 P3OUT &= ~BIT0
#define ADS1198_CS1 P3OUT |= BIT0
#define ADS1198_START0 P2OUT &= ~BIT5
#define ADS1198_START1 P2OUT |= BIT5
#define ADS1198_RST0 P2OUT &= ~BIT6
#define ADS1198_RST1 P2OUT |= BIT6
#define ADS1198_PWDN0 P2OUT &= ~BIT4
#define ADS1198_PWDN1 P2OUT |= BIT4
#define ADS1198_READY (P2IN&0x40)
#define RDA TAC 0x10
#define SDATAC 0x11
#define FALSE 0
#define TRUE 1
#define Addr_ID 0x00
#define Addr_CONFIG1 0x01
#define Addr_CONFIG2 0x02
#define Addr_CONFIG3 0x03
#define Addr_LOFF 0x04
#define Addr_CH1SET 0x05
#define Addr_CH2SET 0x06
#define Addr_CH3SET 0x07
#define Addr_CH4SET 0x08
#define Addr_CH5SET 0x09
#define Addr_CH6SET 0x0A
#define Addr_CH7SET 0x0B
#define Addr_CH8SET 0x0C
#define Addr_RLD_SENSP 0x0D
#define Addr_RLD_SENSN 0x0E
#define Addr_LOFF_SENSP 0x0F
#define Addr_LOFF_SENSN 0x10
#define Addr_LOFF_FLIP 0x11
#define Addr_LOFF_STATP 0x12
#define Addr_LOFF_STATN 0x13
#define Addr_GPIO 0x14
#define Addr_PACE 0x15
#define Addr_CONFIG4 0x17
#define Addr_WCT1 0x18
#define Addr_WCT2 0x19
//-------------------------------------------------------------------------
// ADS1198 spi 接口初始化
//-------------------------------------------------------------------------
void ADS1198_Spi_Init(void)
{
P3SEL |= 0x0E; // P3.1,P3.2,P3.3复用功能
UCB0CTL1 |= UCSWRST; // Put state machine in reset
UCB0CTL0 |= UCMST+UCSYNC+UCMSB; // 3-pin, 8-bit SPI Master,MSB first,Mode 0(ucckpl=0,ucckph=1)
UCB0CTL1 |= UCSSEL_2; // SMCLK
UCB0BR0 = 0x04; // /4
UCB0BR1 = 0; //
UCB0CTL1 &= ~UCSWRST; // 开启SPI
}
//-------------------------------------------------------------------------
// 发送ADS1198单字节命令
//-------------------------------------------------------------------------
void ADS1198_Send_CMD_One(uchar cmd)
{
while (!(UCB0IFG&UCTXIFG)); // USCI_B0 TX buffer ready?
UCB0TXBUF = cmd; // Transmit data
}
//-------------------------------------------------------------------------
// 传输ADS1198多字节命令
//-------------------------------------------------------------------------
void ADS1198_Send_CMD_Muti(uchar cmd,uchar len,uchar dat[])
{
uchar i;
ADS1198_Send_CMD_One(cmd); // 发送第一字节命令+地址
ADS1198_Send_CMD_One(len-1); // 发送第二字节命令，发送数据长度for(i=0;i<len;i++)
{
ADS1198_Send_CMD_One(dat[i]); // 发送多字节数据
}
}
//-------------------------------------------------------------------------
// 接收ADS1198多字节命令
//-------------------------------------------------------------------------
uchar ADS1198_Recive_Data(uchar cmd,uchar len,uchar dat[])
{
uchar i;
ADS1198_Send_CMD_One(cmd); // 发送接收命令第一字节+地址
ADS1198_Send_CMD_One(len-1); // 发送接收第二字节命令，接收数据长度for(i=0;i<len;i++)
{
ADS1198_Send_CMD_One(0); // 发送SPI时钟，DOUT=0
SomeNOP();SomeNOP();SomeNOP();SomeNOP(); // 延时
SomeNOP();SomeNOP();SomeNOP();SomeNOP();
if(UCB0IFG&UCRXIFG) // 判断接收标志
{
dat[i] = UCB0RXBUF; // 接收数据字节
}
else
{
return FALSE;
}
}
return TRUE;
}
//-------------------------------------------------------------------------
// 连续采集模式下接收数据
//-------------------------------------------------------------------------
uchar ADS1198_ReadData_Continue(uchar dat[],uchar len)
{
uchar i;
for(i=0;i<len;i++)
{
ADS1198_Send_CMD_One(0); // 发送SPI时钟，DOUT=0
SomeNOP();SomeNOP();SomeNOP();SomeNOP(); // 延时
SomeNOP();SomeNOP();SomeNOP();SomeNOP();
if(UCB0IFG&UCRXIFG) // 判断接收标志
{
dat[i] = UCB0RXBUF; // 接收数据字节
}
else
{
return FALSE;
}
}
return TRUE;
}
//-------------------------------------------------------------------------
void ADS1198_Init(void)
{
uchar d[8];
P2DIR |= 0x60; // ads1198 RST,READY管脚输出
P3DIR |= 0x01; // ADS1198 CS 管脚输出
ADS1198_CS0; // 选中ADS1198
ADS1198_PWDN1; // 禁止进入低功耗模式
ADS1198_START0; // 禁止采集
ADS1198_RST1; // 复位置高
delayMS(1000); // 延时1S
ADS1198_RST0; // 复位1198
delayMS(100); // 延时100MS
ADS1198_RST1; // 复位清除
delayMS(1);
ADS1198_Send_CMD_One(SDATAC); // 发送停止命令
ADS1198_Recive_Data(0x20+Addr_ID,1,d); // 读ADS1198 ID号
if(d[0]==0xB6) // 判断是否为ADS1198 ID
{
d[0] = 0xCC; // 内部参考+2.4V+RLDREF(A VDD-AVSS)/2+RLD buffer允许+RLD检测允许
ADS1198_Send_CMD_Muti(0x40+Addr_CONFIG3,1,d); // 配置寄存器
d[0] = 0x45; // Multiple readback+250SPS
ADS1198_Send_CMD_Muti(0x40+Addr_CONFIG1,1,d); // 配置寄存器
d[0] = 0x34; // INT_TEST内部测试信号+（-2X测试信号）+Fclk/2.048M
ADS1198_Send_CMD_Muti(0x40+Addr_CONFIG2,1,d); // 配置寄存器
d[0] = 0x33; // (7.5%/92.5%)+Pull-up/pull-down mode+DC lead-off detection turned on
ADS1198_Send_CMD_Muti(0x40+Addr_LOFF,1,d);
d[0]=0x60;d[1]=0x60;d[2]=0x60;d[3]=0x60;d[4]=0x60;d[5]=0x60;d[6]=0x60;d[7]=0x60;// 12倍增益+正常导联输入
//d[0]=0x65;d[1]=0x65;d[2]=0x65;d[3]=0x65;d[4]=0x65;d[5]=0x65;d[6]=0x65;d[7]=0x65;// 12倍增益+测试信号输入
ADS1198_Send_CMD_Muti(0x40+Addr_CH1SET,8,d);
d[0] = 0x01;d[1] = 0x03; // RLD1P,RLD1N,RLD2N对应R,L,F,为右腿驱动源
ADS1198_Send_CMD_Muti(0x40+Addr_RLD_SENSP,2,d); // 配置寄存器
d[0] = 0x00;d[1] = 0x00; // 8个通道不检测测导联脱落
ADS1198_Send_CMD_Muti(0x40+Addr_LOFF_SENSP,2,d); // 配置寄存器
d[0] = 0x01; // 通道1，通道2作为起搏检测通道，开启起搏检测缓冲器
ADS1198_Send_CMD_Muti(0x40+Addr_PACE,1,d); // 配置寄存器
d[0] = 0x02; // 持续转换模式+Lead-off comparators enabled
ADS1198_Send_CMD_Muti(0x40+Addr_CONFIG4,1,d);
d[0] = 0x08;d[1] = 0xCB; // power on WCTA+WCTB+WCTC,RLD1P,RLD1N,RLD2N为威尔逊中心信号源
ADS1198_Send_CMD_Muti(0x40+Addr_WCT1,2,d);
ADS1198_Send_CMD_One(RDATAC); // 连续读命令
ADS1198_START1; // 开始数据采集
}
}
//--------------------------------------------------------------------------。