FPGA在音乐科技及医疗照护领域的应用

FPGA的应用领域包罗万象，我们今天来看看在音乐科技领域及医疗照护的智能巧思。

重庆大学通信工程学院何伟老师是电子系统设计及嵌入式系统的专家，也是亚洲创新大赛的元老和常胜军，最近，由何伟老师指导的学生何林林、唐雪、连嘉锐，设计了一款基于FPGA的「智能自动调音器」，创意地将 FPGA 运用于乐器调弦中，在Innovate FPGA创新大赛中获得一等奖。这款调音器利用 FPGA 实时性数据传输处理、以及 DE10-Nano 多样接口的优势，不但让当今的演奏者能在极短时间对乐器精确的调弦，同时也开启了新一世代 FPGA 在音乐科技应用的新一扇窗口！

首先麦克风将采集到的琴弦音信息传递给WM8731 音频芯片对琴弦音进行采样，采样后的数据传递给DE10-Nano-SoC 核心处理板，完成当前琴弦音信号的端点检测和基音频率检测。然后核心处理板把频率比较信息用于规划电机的转动，电机控制模块根据接收到的信息对步进电机进行速度、位置的控制，完成自动调弦。

FPGA的低功耗优势，结合缩小的物理尺寸与架构上的优化，可提高医疗设备可靠性的经验，进一步缩小医疗产品的体积，非常适合发展可穿戴式医疗检测、监控的相关应用，造福全球无数的人们。

Lasarrus医疗研究中心的科学家们针对中风患者开发出了一套非侵入式的智能感应手套，让患者能够从事机器人辅助复健治疗，提高复健中重复锻炼运动的效率，从而使患者的大脑能够进行自我重组，并重新建立手部控制意志运动的神经通路。

此项目的硬件设计包含了一个利用柔性材料做的3D打印特制手套，里面载有DE10-Nano, 惯性测量单元(IMU)传感器，压力传感器，可以获取手掌的移动状况以及掌心的压力数据。另外还配上一个带有传感器的棉质手套，可以测量和获取手指的弯曲和力量运动。

戴上这套系统，患者的手部各种动作产生的数据将会透过DE10-Nano处理后传送入PC主机，实时的显示在主机上运行的GUI并与患者互动。系统可以执行许多的手部复健练习如球体握力、滚球练习、杯体摇动等动作，并透过传感器的数据判断动作是否完成，如此一来，患者可方便又实时的与GUI互动，观看每个练习的动作是否有效完成，达到最有效的复健目的。