[發明專利]應用于FAIMS的多線程一體化集成式主控系統

有效

• 申請號: 202010561565.2
• 申請日: 2020-06-18
• 公開（公告）號: CN111812187B
• 公開（公告）日: 2022-11-29
• 發明（設計）人: 李華;莫枝新;趙思洋;牟家浩;杜曉霞
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: G01N27/62
• 分類號: G01N27/62;G05B19/042
• 代理公司: 北京東方億思知識產權代理有限責任公司 11258
• 代理人: 李國祥

本申請提供了一種應用于FAIMS的多線程一體化集成式主控系統包括核心芯片電路、信號采集電路以及通信電路，核心芯片電路包括上位機主控模塊和下位機主控模塊，上位機主控模塊初始化FAIMS配置參數，根據已配置參數輸出控制指令至下位機主控模塊，下位機主控模塊根據控制指令輸出控制信號至FAIMS中遷移區、并控制信號采集電路采集FAIMS中極板上離子，信號采集電路將采集到的離子數據通過下位機主控模塊上傳至上位機主控模塊。整個系統中，由上位機主控模塊來完成FAIMS配置參數初始化和后續離子數據歸集，由下位機主控模塊來完成信號控制輸出和信號采集控制，采用上下位機協作的方實現了高效采集FAIMS中離子數據。

技術領域

本申請涉及電子電路技術領域，特別是涉及一種應用于FAIMS(High-fieldAsymmetric Waveform Ion Mobility Spectrometry，高場非對稱波形離子遷移譜)的多線程一體化集成式主控系統。

背景技術

高場非對稱波形離子遷移譜是一種通過離子的遷移率隨電場強度變化而變化的特性，從而分離和檢測不同化學物質種類的技術，FAIMS因其具有高靈敏度，低功耗等優點而得到廣泛應用。

在實際應用中待測樣品在離化室被電離成帶電離子，在載氣的作用下，將離子送至遷移區，實驗中采用高場非對稱方波射頻電壓和補償電壓來分離離子，利用偏轉電極收集到達檢測區極板的離子，在射頻電壓和補償電壓的雙重作用下，使其具有特定的補償電壓的離子信號通過遷移區到達檢測區，在偏轉電極的作用下，將離子信號打到上極板，并將其轉化為電流信號，用微弱檢測電流裝置采集，上位機采集同一時刻的離子電流數據和補償電壓數據并實時繪制出該樣品的FAIMS譜圖。

目前大部分的FAIMS采集系統均使用單一處理器芯片來進行數據采集和處理，不能同時進行數據的采集和傳遞，降低了FAIMS整體的采集效率與傳輸速度，且前端和后端接口單一，不利于FAIMS系統的調試和使用。此外，目前主流的WinCE平臺的可用內存只有30M，存儲文件還需外掛SD卡。因此，有必要提供全新的應用于FAIMS的控制系統，以顯著提升FAIMS的數據采集效率。

發明內容

基于此，有必要針對上述技術問題，提供一種可以顯著提升FAIMS數據采集效率的主控系統。

一種應用于FAIMS的多線程一體化集成式主控系統，所述系統包括核心芯片電路、信號采集電路以及通信電路，所述核心芯片電路包括上位機主控模塊和下位機主控模塊；

所述上位機主控模塊與所述下位機主控模塊連接，所述下位機主控模塊與所述信號采集電路連接，所述通信電路分別與所述上位機主控模塊以及所述下位機主控模塊連接，所述下位機主控模塊與FAIMS中遷移區連接；

所述上位機主控模塊初始化FAIMS配置參數，根據已配置參數輸出控制指令至所述下位機主控模塊，所述下位機主控模塊根據所述控制指令輸出控制信號至所述FAIMS中遷移區、并控制所述信號采集電路采集所述FAIMS中極板上離子，所述信號采集電路將采集到的離子數據通過所述下位機主控模塊上傳至所述上位機主控模塊，所述上位機主控模塊通過所述通信電路外發所述離子數據。

可選地，所述上位機主控模塊包括AT91SAM3X芯片。

可選地，所述下位機主控模塊包括STM32F103RCT6和PWM(Pulse WidthModulation，脈寬調制)模塊，所述通信電路包括Atmega32U4；所述STM32F103RCT6以及所述Atmega32U4分別與所述上位機主控模塊連接，所述STM32F103RCT6與所述PWM模塊連接，所述PWM模塊在所述STM32F103RCT6控制下輸出PWM信號至所述FAIMS中遷移區。

可選地，所述信號采集電路包括ADC芯片和參考電壓芯片，所述ADC芯片與所述下位機主控模塊連接，所述參考電壓芯片與所述ADC芯片連接。