基于ARM嵌入式多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀廣泛應(yīng)用于ICU、CCU、病房、手術(shù)室等。目前我國也有自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品，如邁瑞、金科威、金腦人等，但與GE、飛利浦世界先進(jìn)產(chǎn)品比較，在監(jiān)測和計(jì)算、可靠性、實(shí)時(shí)性、穩(wěn)定性、信號變異的處理分析、遠(yuǎn)程傳輸?shù)确矫娑驾^落后［1］。嵌入式系統(tǒng)把計(jì)算機(jī)直接嵌入到應(yīng)用系統(tǒng)之中，它融合了通信技術(shù)和半導(dǎo)體微電子技術(shù)，是信息技術(shù)IT的最終產(chǎn)品［2］。因此將嵌入式系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)用監(jiān)護(hù)儀領(lǐng)域，能使多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀順應(yīng)現(xiàn)代醫(yī)用監(jiān)護(hù)儀市場縮小體積，提高數(shù)據(jù)處理能力，遠(yuǎn)程醫(yī)療等方面的要求。

　　本文介紹一種基于ARM的實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，它將32位RISC結(jié)構(gòu)的ARM內(nèi)核處理器與實(shí)時(shí)多任務(wù)嵌入式系統(tǒng)相結(jié)合，并通過嵌入式TCP/IP協(xié)議棧為平臺添加網(wǎng)絡(luò)傳輸功能，構(gòu)建一個(gè)新型的多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀系統(tǒng)。

　　2　系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　醫(yī)用監(jiān)護(hù)儀具有以下幾個(gè)方面功能：測量功能、分析功能、報(bào)警功能、打印功能、網(wǎng)絡(luò)通信功能等。六參數(shù)模塊通過導(dǎo)聯(lián)端、光手指、袖帶獲得人體的心電、無創(chuàng)血壓、血氧、脈率、呼吸、體溫六參數(shù)信號，通過串口通信方式與以ARM7為內(nèi)核的嵌入式處理器相連，數(shù)據(jù)從串口送到ARM7中 央處理器，通過多任務(wù)調(diào)度，進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理，并在LCD上實(shí)時(shí)顯示各種信號的圖形和數(shù)值，還可以由外部鍵盤控制，進(jìn)行存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)發(fā)送，并對各種檢測信號設(shè)置報(bào)警線，對超出報(bào)警范圍的檢測情況進(jìn)行報(bào)警。硬件結(jié)構(gòu)圖1所示。

　　多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀硬件結(jié)構(gòu)

　　圖1　多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀硬件結(jié)構(gòu)圖

　　3　開發(fā)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　3.1　軟件開發(fā)總體介紹

　　利用PC機(jī)運(yùn)行的Hitool forARM開發(fā)環(huán)境下調(diào)試程序：首先運(yùn)行系統(tǒng)、Memory及I/O端口的初始化程序，隨后進(jìn)入主程序，采用外部中斷方式，判斷是否有鍵輸入，若有則調(diào)用鍵盤控制子程序進(jìn)行識別所按下的鍵，根據(jù)鍵盤的控制執(zhí)行相應(yīng)的任務(wù);若無就調(diào)用串口讀入程序，采集心電、血氧、血壓等數(shù)據(jù)，并判別所采集數(shù)據(jù)的類型，存入不同地址的SDRAM中，并依次分類進(jìn)行處理，處理完畢，判斷是否超越各自的報(bào)警限，若是則調(diào)用報(bào)警程序和顯示程序，若否則直接調(diào)用顯示程序;這樣，各種數(shù)據(jù)就實(shí)時(shí)地采集進(jìn)來，并在LCD上顯示測試數(shù)值和心電、呼吸波形。其中測試數(shù)值按每分鐘存儲(chǔ)，心電、呼吸波形按鍵存儲(chǔ)，按翻頁鍵可以調(diào)出相應(yīng)的存儲(chǔ)波形并進(jìn)行顯示;根據(jù)打印和網(wǎng)絡(luò)命令進(jìn)行打印和網(wǎng)絡(luò)命令處理等。程序主要用C語言編寫。

　　3.2　串口的處理

　　硬件接口采用標(biāo)準(zhǔn)RS-232C異步串行接口，選用發(fā)送 （TXD）、接收（RXD）和地線的三線方式，其它的握手信號直接懸空。要實(shí)現(xiàn)六參數(shù)模塊與S3C44BO之間的串口通信，必須使兩者采用相同的數(shù)據(jù)傳輸方式，它們通信的數(shù)據(jù)格式如下;波特率為9600bps， 8位數(shù)據(jù)位， 1位停止位，無奇偶校驗(yàn)位。

　　另外，在I/O端口初始化程序中，定義Uart_Init函數(shù)，對串行口各寄存器進(jìn)行初始化，配置參數(shù)時(shí)鐘和波特率等。在設(shè)計(jì)中主要進(jìn)行以下串行口寄存器設(shè)置：

　　UART線性控制寄存器ULCON1=0x3;

　　UART控制寄存器UCON1=0x245;

　　UART先進(jìn)先出控制寄存器UFCON1=0x1;

　　UART波特率寄存器UBRDTV，根據(jù)公式計(jì)算出。

　　在串口讀入程序中，采用了中斷方式，來實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)傳輸，達(dá)到實(shí)時(shí)控制的目的。串口程序數(shù)據(jù)接收過程為：調(diào)用Uart_Getch（）函數(shù)讀入N個(gè)字符，以數(shù)組的方式放置在SDRAM中，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。在lib.C程序中部分源代碼如下：

　　charUart_Getch（）

　　{…

　　while（！ （rUTRSTAT1& 0x1））; //Receive data ready

　　return rURXH1;

　　…}

　　3. 3　LCD顯示

　　當(dāng)有新數(shù)據(jù)需要顯示時(shí)， LCD顯示模塊將新的采樣數(shù)據(jù)寫入LCD顯示存儲(chǔ)器中， S3C44BO芯片所支持的LCD控制器在不需要CPU介入的情況下，通過專用DMA自動(dòng)地將需要顯示的數(shù)據(jù)從顯示存儲(chǔ)器傳送到LCD顯示器中。LCD顯示器不斷地接收數(shù)據(jù)，就在LCD上顯示監(jiān)測內(nèi)容。

　　3. 3. 1　LCD初始化

　　定義Lcd_MonoInit（）函數(shù)，在LCD的三個(gè)控制寄存器中，設(shè)置LCD掃描寬度等與硬件時(shí)序有關(guān)的量：如：使用160×240的黑白單色顯示屏， 4-bit單掃描等。在LCD的三個(gè)緩沖初始地址寄存器中，主要配置了幀緩沖寄存器BUFFER的起始地址等。

　　以上各寄存器基本的配置的源程序如下：

　　void Lcd_MonoInit（void） //初始化LCD屏幕

　　{ //160×240 1bit/1pixelLCD

　　#defineMVAL_USED 0

　　rLCDCON1=（0） （1《《5） （MVAL_USED《《7） （0x3《《

　　8） （0x3《《10） （CLKVAL_MONO《《12）;

　　//disable， 4B_SNGL_SCAN，WDLY=8clk，WLH=8clk

　　rLCDCON2=（LINEVAL） （HOZVAL《《10） （10《《21）;

　　//LINEBLANK=10（without any calculation）

　　rLCDSADDR1= （0x0《《27） （（（U32） frameBuffer1》》22）《《

　　21 ） M5D（（U32）frameBuffer1》》1）;

　　//monochrome，LCDBANK，LCDBASEU

　　rLCDSADDR2=M5D（ （（（U32）frameBuffer1+（SCR_XSIZE*LCD_

　　YSIZE/8））》》1）） （MVAL《《21） （1《《29）

　　;

　　rLCDSADDR3=（LCD_XSIZE/16） （（SCR_XSIZE-LCD_XSIZE） /

　　16）《《9）;

　　}