脑机接口(Brain-computerinterface,BCI)可以连接人类的大脑与计算机,从而实现脑电活动监测、运动想象控制等。无论在临床医学、心理与认知科学方面,还是在机械控制、智能物联网应用等方面,脑机接口技术都有举足轻重的地位与不可估量的发展潜力。过去的脑机接口设备体积与功耗都非常大,为脑机接口的实际使用与商业化带来障碍。为解决此问题,本文针对脑机接口的便携化、低功耗技术等方面进行了深入研究,设计了一种基于Wi-Fi的脑机接口方案,使得脑机接口技术可以在更宽的领域得到应用。本文从硬件与软件两个方面具体研究了脑机接口的关键技术。硬件方面,本文研究了便携化、低功耗、抗噪声与Wi-Fi通信。本文从印刷电路板(Printed circuit board,简称PCB)工艺、器件选型等方面阐述了便携化的实现;从处理器、电源管理与Wi-Fi低功耗模式阐述了低功耗的实现;从右腿驱动器(Right-leg drive,简称RLD)、低噪声电源、模拟前级、有源电极、电磁隔离与屏蔽阐述了抗噪声的实现;从基于网络的用户数据报协议(UserDatagramProtocol,简称UDP)与传输控制协议(Transmission Control Protocol,简称TCP)阐述了基本通信技术的实现。软件方面,本文开发了用于脑电传感器的嵌入式软件和用于个人计算机系统的脑电信号采集应用软件。嵌入式软件主要面向具体硬件,主要实现驱动脑电传感器设备,读取模拟数字转换器(Analog-to-digitalconverter,简称ADC)数据,使用Wi-Fi片上系统(System on Chip,简称SoC)传输数据,解析用户指令并控制具体硬件状态,读取电池电量数据,控制电源管理系统并降低硬件功耗。计算机端应用软件主要面向具体用户,主要实现用户交互界面,通过图形界面显示实时脑电图形数据,并在后台处理脑电数据并校验,同时进行脑电数据格式转换、脑电数据存储与云端同步。最终,本文设计并实现了一种脑电传感器与脑电采集软件。其中脑电传感器可穿戴于人体,能够成功采集幅值为1μV的微弱电信号,并通过Wi-Fi无线技术接入局域网传输实时脑电数据。脑电采集软件后端使用户可以在个人计算机上采集脑电数据,能够语音提示用户,指导用户操作,并显示实时脑电图。整个方案达到了便携式脑机接口应用对脑电采集的技术要求,硬件做到了小体积、低功耗与高精度,软件做到了易于用户使用。本文所实现的脑机接口解决方案已经在抑郁风险预测系统与眼电人机交互系统中得到验证与实际应用。抑郁风险预测系统使用本文的脑机接口解决方案获得脑电数据,可以对使用者的心理压力状态进行长期监测并辅助专业心理医生评估使用者抑郁倾向。眼电人机交互系统应用本文的脑机接口解决方案,从脑电信号中提取眼电信号,根据眼电信号实现机器人控制。