Pokročilé biomedicínské aplikace mikroprocesorové techniky

Garant předmětu:

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra informačních a komunikačních technologií v lékařství

Anotace:

Přehled pokročilých aplikací mikroprocesorové techniky v biomedicínském inženýrství. Stavební prvky mikroprocesorového systému a připojování základních periferií. Digitální vstupy a výstupy.Využití čítačů a časovačů mikrokontroléru.Využití řadiče přerušení.A/D a D/A převodníky a moderní analogové frontendy pro měření biosignálů.Sériová a paralelní komunikace mikropočítačů s okolím. Bezdrátové lokální komunikace pomocí ZigBee, XBee, a Bluetooth Dálková komunikace mikrokontroléru pomocí Ethernet, WiFi a datového připojení LTE/3G/4G.Klony architektur ATMega, ARM7, ARM Cortex M0 a M3 a jejich porovnání. Metody ladění firmwaru v embedded zařízeních, využití JTAG rozhraní, remote debugging.Vybrané algoritmy předzpracování a inteligentní segmentace biologických časových řad a jejich implementace na úrovni mikrokontroléru (FFT, SFFT, vlnková transformace). Metoda plovoucího časového okna a extrakce příznaků z biologických časových řad v reálném čase. Příklady návrhu a realizace číslicových filtrů FIR a IIR v mikroprocesorovém systému.

Požadavky:

Výuka probíhá v podobě řízeného samostudia s pravidelnými konzultacemi. Kromě zkoušky je požadováno vypracování písemné studie studentem na zadané téma.

Podmínkou je úspěšně odladěné a obhájené řešení zadané úlohy.

Osnova přednášek:

1.Přehled pokročilých aplikací mikroprocesorové techniky v biomedicínském inženýrství.

2.Stavební prvky mikroprocesorového systému a připojování základních periferií.

3.Digitální vstupy a výstupy.

4.Využití čítačů a časovačů mikrokontroléru.

5.Využití řadiče přerušení.

6.A/D a D/A převodníky a moderní analogové frontendy pro měření biosignálů.

7.Sériová a paralelní komunikace mikropočítačů s okolím.

8.Bezdrátové lokální komunikace pomocí ZigBee, XBee, a Bluetooth

9.Dálková komunikace mikrokontroléru pomocí Ethernet, WiFi a datového připojení LTE/3G/4G.

10.Klony architektur ATMega, ARM7, ARM Cortex M0 a M3 a jejich porovnání.

11.Metody ladění firmwaru v embedded zařízeních, využití JTAG rozhraní, remote debugging.

12.Vybrané algoritmy předzpracování a inteligentní segmentace biologických časových řad a jejich implementace na úrovni mikrokontroléru (FFT, SFFT, vlnková transformace).

13.Metoda plovoucího časového okna a extrakce příznaků z biologických časových řad v reálném čase.

14.Příklady návrhu a realizace číslicových filtrů FIR a IIR v mikroprocesorovém systému.

Osnova cvičení:

Cíle studia:

Orientace v biomedicínských aplikacích mikroprocesorové techniky. Seznámení s principy mikroprocesorové techniky v biomedicínckých přístrojových systémech, při snímání, přenosu a zpracování biologických signálů a dat. Praktické ukázky designu a programování moderních embedded systémů a implementace vybraných algoritmů pro zpracování biodignálů v mikroprocesorových systémech.

Studijní materiály:

Povinná:

[1] Brtník B., Matoušek D.: Mikroprocesorová technika, BEN 2011.

[2] Oppenheim: Digital Signal Processing, Pearson 2015.

[3] Kernighan, Ritchie: Programovací jazyk C (reedice podle standardu ANSI C), Computer Press 2008.

Doporučená:

[4] Alessio, S.M.: Digital Signal Processing and Spectral Analysis for Scientists, Springer 2016.

[5] Mahmood, N.: Signals and Systems, McGraw-Hill 2014.

[6] William H. Press et al.: Numerical Recipes in C (3th edition), Cambridge University Press 2007.

Poznámka:

Další informace:

Předmět lze absolvovat opakovaně

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů: