脑机接口BCI（Brain Computer Interface）是一种新颖的人机接口方法。它的界说是：不依赖于脑的正常输出通路（外周神经体系及肌肉组织）的脑-机（计算机或其他设备）通讯体系[1]。要完成脑机接口，有必要有一种能反映人脑不同状况的信号，并且能够实时或短时对这种信号进行提取和分类[2]。瞬态视觉诱发电位与影响之间具有严厉的锁时同步联系，能比较准确地检测,并且它所需的视觉影响频率比较低，不容易引起视觉疲惫。因而本研讨选用瞬态视觉诱发电位来完成脑机接口。
脑机接口体系是由人和机器构成的闭环体系[3]。除人本身外, 脑机接口体系包含：信号收集、信号处理、外部设备及操控部分。本文的计划选用FPGA替代计算机，作为脑机接口的操控和信息处理器。首要包含脑电收集电路、依据FPGA的VGA视觉影响器和FPGA开发板三部分，如图1所示。
电极帽和脑电收集电路组成了脑电信号收集部分。VGA视觉影响器归于外部设备及操控部分。FPGA开发板是整个体系的中心，它不只完成了信号处理，并且还完成了对脑电收集电路的操控和VGA操控器。FPGA开发板选用Cyclone II EP2C35 DSP开发板，FPGA芯片为Cyclone II EP2C35F672。
1 体系规划
1.1 脑电收集电路的规划
脑电信号比较弱小，并且淹没在很强的背景噪声和搅扰中。有必要规划适宜的电路，在扩大脑电信号的一起，经过滤波按捺噪声，进步信噪比，得到较好的模仿脑电信号，并经过AD转化为适合于FPGA处理的数字信号。
本文规划的脑电收集电路首要包含有源电极、右腿驱动电路、模仿电路、数字电路和电源。有源电极用来传导脑电信号，右腿驱动电路能够下降共模电压。模仿电路包含前置扩大电路、高通滤波电路、扩大滤波电路和电压抬升电路，完成模仿信号调度和信噪比的进步。数字电路包含AD转化电路和光耦阻隔电路，首要功能是模仿信号到数字信号的转化。
1.2 依据FPGA的VGA视觉影响器的规划
脑机接口视觉影响器一般能够在计算机显现器或电视机上经过硬件和软件两种方法发生，也能够规划专门的图形显现电路[4]。选用硬件完成视觉影响，最大长处是功能安稳，但修正和晋级比较困难。
本文的计划是依据FPGA的VGA视觉影响器，选用VGA显现器作为视觉影响器，经过VHDL编程的方法发生图形影响信号。FPGA是一种半定制电路，具有很强的在线修正才能，能够随时修正规划而不用改动硬件电路。因而，经过编程能够灵敏地发生不同的影响形式，修正和晋级十分便利。依照VGA显现器逐行扫描的作业原理和VGA工业规范[5]，在FPGA中规划了VGA操控器，包含分频模块、扫描时序发生模块、图画描绘模块、影响频率操控模块和光标操控模块，其框图如图2所示。
分频模块发生像素输出频率和影响所需的频率。CycloneⅡEP2C35芯片具有4个增强型嵌入式锁相环(PLL)，每个锁相环能够供给3个输出时钟，频率十分安稳，还能够分频和倍频。用锁相环IP核调用嵌入式锁相环，直接分频发生像素输出频率，确保了体系时钟的准确和安稳。计数器分频得到影响所需的频率，可发生不同的影响频率。
扫描时序发生模块供给VGA行扫描和场扫描的时序。对像素输出频率计数分频，发生行扫描频率，其频率为31.469 kHz。然后，对行扫描频率计数分频，得参与扫描频率,其场频为59.94 Hz。
图画描绘模块描绘需求发生的影响图形,包含坐落屏幕上下左右4个方向的4个方块和0、1、2、3数字。4个方块是完成多项方针挑选的影响方针，光标用来反应挑选的成果。经过行坐标和场坐标来描绘方块和数字的方位及巨细。在方块上标示数字，以差异不同的方块。图形的改动或运动可引起有用的诱发电位，因而，方块的色彩是黑色和白色替换改动的。为了使方块更明显，底色选用深石板灰色。
影响频率操控模块规划了影响的形式。选用同频次复合影响方法，即在单位时间内各个视觉影响模块闪耀的次数相同，但各个影响模块闪耀的时间彼此错开。经过计数器分频发生模块闪耀的时钟。闪耀时间的错开用相位延时完成,用体系时钟发生一个计数器，依据计数器的计数操控延时，到达准确守时的要求。当闪耀的时钟信号为低电平时，方块为黑色；为高电平时，方块为白色。在影响模块黑变白的一起，宣布触发信号。
光标操控模块描绘光标的图形，操控光标的移动。经过改动光标的坐标和分频来操控光标移动的方向和速度。光标的色彩为赤色。
依据FPGA的VGA视觉影响器充分利用了FPGA半定制电路的特色，选用同步时序规划方法，不光功能安稳，并且能依据需求灵敏地规划不同的视觉影响器。它完成便利，功能强大，兼具用硬件或软件方法完成视觉影响器的长处。
