转载:脑电波如何采集

分类: 科技前沿
人气 3,192 / 评论 转载:脑电波如何采集已关闭评论 / 日期 2017-8-18
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两年前弄“脑电波诱导器”时一直想弄个能记录脑波的工具,当时看的是openEEG,但后边工作原因就放下了。近日,又有了折腾脑波记录器的想法,找资料时无意间发现在有了一款消费级脑波采集芯片:ThinkGear TGAT(生物信号传感器芯片),这款芯片由NeuroSky公司开发,国内也有其全资子公司:神念科技,这个芯片目前没有单独发售,只发售TGAM模块,此模块包含了TGAT芯片,能直接连接干电极,并由2个电极:EEG电极(脑电采集点)和REF电极(参考点)差分采集脑电信号后送入模块,模块经运放、滤波、ADC处理转为数字信号,得到数字信号后,TGAT内部分析出α、β、δ、γ、θ等8组独立脑波数据,并处理输出Neurosky获得专利的eSense专注度和放松度指数数据,最后由UART接口输出。此模块采样率为512Hz,频率范围3Hz-100Hz,输出512Hz的脑波原始波形数据、8组1Hz的独立的脑波数据及eSense指数数据。

TGAM模块

这个模块做为入门级的单电极脑波研究基本够用了,至少比起自己参照openEEG做一个要容易得多得多。联系了国内公司得知此模块价格为350RMB,包含一个TGAM模块、一个EEG电极,一个REF电极,全是零件,得自己动手做头戴,有点点麻烦。该公司同时有还几款已发售的产品可用于开发和研究:Mindwave和Mindset,它们都以TGAM模块为核心,Mindwae使用2.4G模块与电脑连接,Mindset用蓝牙模块与电脑连接,且比mindwave多了个蓝牙耳机,这两个产品的价格分别为RMB1200+和RMB2000+,比起DIY成本高了不少。

mindset & mindwave

在为难选哪个做为我的第一套脑波开发工具的时候意外的了解到美泰公司(Mattel) 和 NeuroSkey 联合推出了一款脑波控制的玩具: MindFlex,其双人对战版MindFlex Duel ($99.0),里边包含了2套脑波采集设备,价格和配置都很给力,在确认了MindFlex使用的是完整的 TGAM 模块后,立马定了一套。

MindFlex Duel

订购的MindFlex到货后随便玩了下游戏,觉得没什么意思,这个玩具的原理是这样的:由头戴上TGAM模块采集到脑波信号并处理得到eSense指标,再通过2.4G模块把数据发送到主机,主机里的单片机根据eSense指标里的“专注度”和“放松度”两个参数来控制游戏机动作。我的目的就是它的采集模块,所以就直接动手把它给拆了。

MindFlex的头戴装置

拆开主控盒,另一边是电池盒(3xAAA)


主控盒细节


TGAM细节

MindFlex电源部分使用3节AAA电池给主控板供电(黄色最大那块),主控板通过三端稳压芯片降至3.3V给单片机(2.4G模块左边黑色那坨)、2.4G模块及TGAM模块供电。微弱的脑电信号通过固定带上的氯化银电极(固定在左前额)及参考电极(由一个夹子固定在左耳垂)送入TGAM模块,模块采集这两个点的电压差送入运放进行放大,再把0-100Hz以外的信号过滤后送入ADC转为数字信号,之后交由TGAT内部的mcu进行分析处理,最后由模块上的UART接口输出。

此外,国外进来的MindFlex使用TGAM模块和国内销售的TGAM模块略有区别:
1、MindFlex中TGAM模块默认配置为不输出512Hz采样的原始脑波RAW数据,且其UART接口输出为9600bps
2、国外销售的MindFlex中的TGAM模块的电源滤波配置为过滤60Hz的交流干扰信号,而国内交流电源为50Hz

细节弄清楚后就好办了,先把TGAM模块的TX和GND连接到PC串口RX和GND,然后去电脑上使用串口调试工具看看能不能读到数据。


串口直连TGAM模块的UART接口测试

PC这头由于没有串口,所以就用以前用FT232做的USB转串口模块(Arduino USB Adapter)来连接,然后打开串口调试工具,设置端口及速率(9600bps)并打开端口,果然收到TGAM模块输出的数据包了,再用VC建了个控制台的工程使用官方下载的SDK写了个程序测试了一下,数据接收正常,但因为TGAM模块配置的问题,这里没有RAW数据及眨眼信号(眨眼信号由SDK中的DLL读取RAW数据处理得到)。基本测试通过了,就是改TGAM模块配置的问题了,查资料得到了模块的配置跳线改改就成了,细节不表直接列出跳线表:

用连线的方式把山寨前的准备工作完成了,最后要做的就是把TGAM模块输出的数据用无线方式送到电脑上,这里有2个方式:2.4G和蓝牙。我手里的2.4G模块为SPI接口,这样需要用个单片机中继一下,发射端使用单片机的UART接口连接TGAM模块的UART接口,单片机的SPI接口连接2.4G模块的SPI接口,由单片机在中间转发数据;PC端则需要单片机从2.4G模块读数据,再用RS232芯片转USB串口。这个方式有点麻烦,我只把电路做好了,但单片机的中继代码还没写就收到了网购的蓝牙模块了。这个蓝牙模块是UART接口,连接就很简单了,直接用蓝牙的从模块连接TGAM,PC端直接蓝牙串口接收数据。下边直接上蓝牙方式的接线图,2.4G的方式等有空把中继代码写完再发一文细述。

申明:本文中使用到NeuroSky公司的TGAM模块、MindSet、MindWave的宣传图片,如有版权问题请直接与我联系说明
原创出处:http://hi.baidu.com/ogrobot

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