Construcción de un pulsómetro usando FPGAS

Abstract

El presente proyecto tiene como objetivo principal la construcción de un pulsómetro o púlsimetro utilizando el sensor MAX30102 (Maxim Integrated) e implementando el procesado en una FPGA, concretamente en una placa Nexyx4 DDR (Digilent).

Este trabajo comprende desde el estudio de las técnicas que existen para medir el pulso cardíaco y los sensores disponibles en el mercado, hasta el diseño e implementación del sistema completo en una FPGA. El sistema implementado incluye el diseño de la interfaz I2C para la comunicación con el sensor, el diseño del circuito encargado de la configuración y la transmisión de datos con el sensor, el procesado de los datos recibido y mostrar la información del número de pulsaciones por minuto en visualizadores 7-segmentos.

La realización de este trabajo ha supuesto el aprendizaje del manejo del lenguaje VHDL para la descripción y verificación de los diseños, la utilización de la herramienta Xilinx ISE como entorno de desarrollo y la placa Nexys4 DDR con una FPGA Artix 7 como plataforma de implementación.

También se ha seguido una metodología de diseño con verificaciones a distintos niveles para detectar los posibles fallos y garantizar el buen funcionamiento del sistema antes de su programación.

The current project has as main goal the construction of a heart rate monitor with the use of the MAX30102 (Maxim Integrated) sensor and implementing the processing in an FPGA, specifically on a Nexyx4 DDR (Digilent).

This work includes from the study of the techniques that exist to measure the heart rate and the sensors available in the market, to the design and implementation of the complete system in an FPGA. The implemented system includes the design of the I2C interface for communication with the sensor, the design of the circuit for the configuration and the reception of data from the sensor, the processing of the received data and the display of the information of the number of beats per minute in 7-segment display.

The realization of this work has involved learning the VHDL language for the description and verification of the designs, the use of the Xilinx ISE environment as the CAD tool and the Nexys4 DDR board with an Artix 7 FPGA as an implementation platform.

It has also been followed a design methodology with verifications at different levels to detect possible failures and ensure the smooth operation of the system before programming.