FPGA 應(yīng)用的無限想象,打造熱情、健康地球村
FPGA的應(yīng)用領(lǐng)域包羅萬象,我們今天來看看在音樂科技領(lǐng)域及醫(yī)療照護的智能巧思。
重慶大學(xué)通信工程學(xué)院何偉老師是電子系統(tǒng)設(shè)計及嵌入式系統(tǒng)的專家,也是亞洲創(chuàng)新大賽的元老和常勝軍,最近,由何偉老師指導(dǎo)的學(xué)生何林林、唐雪、連嘉銳,設(shè)計了一款基于FPGA的「智能自動調(diào)音器」,創(chuàng)意地將 FPGA 運用于樂器調(diào)弦中,在Innovate FPGA創(chuàng)新大賽中獲得一等獎。這款調(diào)音器利用 FPGA 實時性數(shù)據(jù)傳輸處理、以及 DE10-Nano 多樣接口的優(yōu)勢,不但讓當(dāng)今的演奏者能在極短時間對樂器精確的調(diào)弦,同時也開啟了新一世代 FPGA 在音樂科技應(yīng)用的新一扇窗口!
首先麥克風(fēng)將采集到的琴弦音信息傳遞給WM8731 音頻芯片對琴弦音進行采樣,采樣后的數(shù)據(jù)傳遞給DE10-Nano-SoC 核心處理板,完成當(dāng)前琴弦音信號的端點檢測和基音頻率檢測。然后核心處理板把頻率比較信息用于規(guī)劃電機的轉(zhuǎn)動,電機控制模塊根據(jù)接收到的信息對步進電機進行速度、位置的控制,完成自動調(diào)弦。
FPGA的低功耗優(yōu)勢,結(jié)合縮小的物理尺寸與架構(gòu)上的優(yōu)化,可提高醫(yī)療設(shè)備可靠性的經(jīng)驗,進一步縮小醫(yī)療產(chǎn)品的體積,非常適合發(fā)展可穿戴式醫(yī)療檢測、監(jiān)控的相關(guān)應(yīng)用,造福全球無數(shù)的人們。
Lasarrus醫(yī)療研究中心的科學(xué)家們針對中風(fēng)患者開發(fā)出了一套非侵入式的智能感應(yīng)手套,讓患者能夠從事機器人輔助復(fù)健治療,提高復(fù)健中重復(fù)鍛煉運動的效率,從而使患者的大腦能夠進行自我重組,并重新建立手部控制意志運動的神經(jīng)通路。
此項目的硬件設(shè)計包含了一個利用柔性材料做的3D打印特制手套,里面載有DE10-Nano, 慣性測量單元(IMU)傳感器,壓力傳感器,可以獲取手掌的移動狀況以及掌心的壓力數(shù)據(jù)。另外還配上一個帶有傳感器的棉質(zhì)手套,可以測量和獲取手指的彎曲和力量運動。
戴上這套系統(tǒng),患者的手部各種動作產(chǎn)生的數(shù)據(jù)將會透過DE10-Nano處理后傳送入PC主機,實時的顯示在主機上運行的GUI并與患者互動。系統(tǒng)可以執(zhí)行許多的手部復(fù)健練習(xí)如球體握力、滾球練習(xí)、杯體搖動等動作,并透過傳感器的數(shù)據(jù)判斷動作是否完成,如此一來,患者可方便又實時的與GUI互動,觀看每個練習(xí)的動作是否有效完成,達到最有效的復(fù)健目的。