光學(xué)微腔生物傳感器的算法研究及嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā).pdf

1、生命科學(xué)的研究領(lǐng)域中，生物檢測(cè)設(shè)備的性能直接影響人們對(duì)微觀世界的探索。光學(xué)微腔生物傳感器是以光信號(hào)為信號(hào)源，因此其響應(yīng)速率快，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)；其核心結(jié)構(gòu)是由光學(xué)諧振腔組成，光信號(hào)在內(nèi)傳播能量不易損耗，可以與分析物充分接觸，實(shí)現(xiàn)痕量檢測(cè)；另外還可以與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合實(shí)現(xiàn)多通道大容量檢測(cè)，在生命科學(xué)領(lǐng)域具有較大的應(yīng)用潛力。但是當(dāng)下許多該領(lǐng)域的科研小組都是采用實(shí)驗(yàn)室分立設(shè)備、器件搭建起來(lái)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，該傳感器還未投入到實(shí)際的生產(chǎn)應(yīng)用中，使之集成

2、化、產(chǎn)品化。此外，在系統(tǒng)后端數(shù)據(jù)擬合處理的部分，目前還是采用 matlab等第三方工具進(jìn)行仿真，并未集成到整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)中。
　　為了實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品集成化，本文在第三章節(jié)中以 Altera公司的EP4CE15F17C8N為核心，采用串、并行模塊并存的方式，實(shí)現(xiàn)傳感器的嵌入式系統(tǒng)。其中對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高的模塊在 Quartus環(huán)境中使用硬件描述語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)其驅(qū)動(dòng)時(shí)序，并掛載到 Avalog總線上由 NIOS系統(tǒng)調(diào)用，另外實(shí)時(shí)性較弱的模塊在 Alt

3、era公司提供的SOPC(System On Programmable Chip)可編程片上系統(tǒng)的組件中構(gòu)建 NIOS軟核，并在NIOS環(huán)境中使用 C/C++語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)。
　　為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)擬合算法，本文在第四章分別討論了多項(xiàng)式法以及 Levenbreg-Marquardt法分別擬合高斯模型和洛倫茲模型的擬合精度以及擬合效率，最終選用Levenbreg-Marquardt法擬合洛倫茲模型的方式，并且在 NIOS系統(tǒng)中分別用