Development and Verification of Digital EEG Signal Transmission Protocol

This paper presents the implementation result of the EEG(electroencephalogram) signal transmission protocol and its test platform. EEG measured by a dry-type electrode is directly converted into digital signal by ADC(analog-to-digital converter). Thereafter it is transferred DSP(digital signal processor) platform by $I^2C$(inter-integrated circuit) protocol. DSP conducts the pre-processing of EEG and extracts feature vectors of EEG. In this work, we implement the $I^2C$ protocol with 16 channels by using 10 or 12-bit ADC. In the implementation results, the overhead ratio for the 4 bytes data burst transmission measures 2.16 and the total data rates are 345.6 kbps and 414.72 kbps with 10-bit and 12-bit 1 ksps ADC, respectively. Therefore, in order to support a high speed mode of $I^2C$ for 400 kbps, it is required to use 16:1 and $(8:1){\times}2$ ratios for slave:master in 10-bit ADC and 12-bit ADC, respectively.

디지털 뇌파 전송 프로토콜 개발 및 검증

본 논문에서는 뇌파 전송 프로토콜 설계하고 이를 검증할 테스트 플랫폼 제작 결과를 소개한다. 건식 전극에서 검출된 뇌파는 인접한 ADC(analog-to-digital converter)를 거쳐 디지털 신호로 변환되고, 각 센서 노드에서 디지털 신호로 변환된 뇌파는 $I^2C$(inter-integrated circuit) 프로토콜을 통해서 DSP(digital signal processor) 플랫폼으로 전송된다. DSP 플랫폼에서는 뇌파 전처리 알고리즘 수행 및 뇌 특성 벡터 추출 등의 기능을 수행한다. 본 연구에서는 각 채널당 10비트 또는 12비트 ADC를 사용하여 최대 16채널의 데이터를 전송하기 위하여 $I^2C$ 프로토콜을 적용하였다. 실험결과 4바이트 데이터 버스트전송을 수행하면 통신오버헤드가 2.16배로 측정이 되어 10 비트 또는 12 비트 1 ksps ADC를 16채널로 사용시 총 데이터전송율이 각각 345.6 kbps, 414.72 kbps 로 확인되었다. 따라서 400 kbps 고속전송모드 $I^2C$를 사용할 경우 ADC 비트에 따라서 슬레이브와 마스터의 채널비가 각각 16:1, $(8:1){\times}2$ 로 되어야 한다.