使用S3C2410设计三导联远程心电监护2008-12-12 16:57:23 作者: 来源:医疗电子网关键字:心电图 监护 无线 采集器
主要介绍一种基于S3C2410平台的三导联远程心电监护系统。该系统能够不受时间、空间的限制对心脏病患者进行实时监护,从而方便患者与医护人员随时进行沟通。经过临床测试受到医疗界专家和心脏病患者的高度评价。 1 引 言 目前虽说国内已有成型的无线心电监护产品,但其采用的方案大都是“采集器+发送器(PDA或手机)”,这必然导致其价格昂贵,且PDA或手机的其他功能对于绝大部分患者完全没有必要,所以到目前为止国内实用的无线心电监护产品领域还是空白。本文所述的远程心电监护系统是在医院的提案基础之上,进行充分调研之后设计的总体方案,主要实现如下功能: 三导联心电信号采集; 无线传输紧急情况下40 s的心电数据及诊断结果; 2 系统总体设计 作为便携式手持远程移动终端,在设计时应充分考虑其体积小,功耗低,存储容量大和处理速度高的要求,因此在CPU的选择上十分慎重。经过资料收集和反复比较,最终选择了Samsung公司推出的基于ARM920T内核的S3C2410处理器,该处理器资料丰富,性价比高。 采用RISC架构的ARM微处理器一般具有如下特点: 体积小,功耗低,成本低,性能高; 可以看出基于ARM的嵌入式处理器是便携式手持终端的最佳选择,所以在设计系统方案时首先定位在该系列处理器上。S3C2410处理器基于ARM920T处理器核,采用0.18 μm制造工艺的32位微控制器,采用五级流水线和哈佛结构,最高运行频率为203 MHz。该处理器具有:独立的16 KB指令Cache和16KB数据Cache、MMU、支持TFT的LCD控制器、NAND闪存控制器、3路UART、4路带PWM的Timer、丰富的I/O口、8路10位ADC、Touch Screen接口、IICBUS接口,以及2个USB主机和1个USB设备等丰富的外围设备。 S3C2410提供了一套较完整的通用外围设备,且使整个系统的功耗最低,从而免去了添加、配置附加外围接口的麻烦,有效地缩小了线路板的面积,这也正是本系统选择该处理器的重要原因。 系统的整体结构如图1所示,以S3C2410为核心,外扩了8 MB的NOR FLASH、64 MB的NAND FLASH以及16 MB的SDRAM等存储芯片,通过GPIO口扩展了键盘、LCD和蜂鸣器等人机接口单元,对外提供USB和UART等通信接口,同时连接了Siemens公司的MC35模块,以实现无线传输和紧急呼叫功能。从系统的总体功能结构来看,可将系统划分为5个模块:电源模块、心电数据采集模块、数据无线传输模块、图形用户界面模块、数据存储管理模块。 图1 系统总体结构 2.1 电源模块原文位置
GPRS成功上线后可以认为MC35主要处在两种工作状态:数据传输状态和空闲状态。在数据传输状态,MC35的峰值电流可达400 mA;在空闲状态一般为15 mA。另外,在空闲状态MC35还支持多种休眠模式。考虑到系统的功耗问题,启用了MC35的休眠功能。系统采用了MC35的休眠模式七。在该休眠模式下,电流一般为3 mA左右;MC35无论从串口还是从服务提供商接收到数据,都会立刻将MC35设置为正常模式,待数据传输结束之后自动进入休眠模式。该休眠模式的设置可以通过指令“AT+CFUN=7rn”来完成,且该指令必须在GPRS上线之后执行。这样在空闲状态下即可自动将MC35设置为休眠模式,将电流值从15 mA降到3 mA。在休眠指令执行前涉及MC35的状态切换,因为在执行该指令前MC35处在数据通信模式,所以要通过指令“+++”将其切换到命令模式之后再执行该休眠指令。在休眠指令执行之后还需通过指令“ATOr”将MC35切换到数据通信模式;否则MC35会把将要发送的数据也当作指令来处理。
for(page=p_s;page<=p_e;page++)
{ fc=column; for(lc=l_c_b;lc>l_c_e;lc--) //2 { GUI_Lcd_SetALL((u8_t)page,(u8_t)lc); for(f_bit=7;f_bit>=0;f_bit--) { if(!(Frame_Buffer[page*LCD_PAGE+f_bit][fc])) GUI_Lcd_SendData(0); else GUI_Lcd_SendData(1); }Delay(10); fc++; } } 2.5 数据存储管理原文位置 在S3C2410 的BANK0中扩展了1片4M×16位的NOR FLASH;在BANK6中扩展了一片8M×16位的SDRAM,并且利用S3C2410的NAND FLASH控制器扩展了一片64M×8位的NAND FLASH。NOR FLASH主要用来存储程序代码;NAND FLASH主要用来存储采集的心电数据以及部分程序代码。S3C2410支持从NOR和NAND两种方式启动,可以通过配置S3C2410的OM[1:0]来选择CPU的启动方式。 系统可以实现全天24小时无间断心电数据采集,这样必将产生大量数据。为了将大量心电数据传输到PC机中供医护人员分析、诊断,系统采用了通用的USB端口。S3C2410内部集成了USB Device控制器,因此只须设计简单的外围电路,即可实现此功能。该USB Device控制器完全兼容USB1.1协议规范,集成了USB传输器,支持控制传输、中断传输和批量传输;5个具有FIFO的端点,为批量传输的端点提供DMA接口并且支持挂起和远程唤醒功能。 3 结束语 本系统具有很强的实用性,可以对心脏病患者进行实时监护。由于本系统具有无线传输功能,因而患者可以不受时间和空间的限制使用本系统,无论在家中还是在野外都能对心脏进行实时监护。系统的24小时无间断心电图记录功能,足以捕捉突发性的异常心电数据,为医护人员提供有力的诊断依据。本系统研制成功后受到医疗界专家的高度评价,在临床测试过程中也受到患者和医护人员的一致好评。 |
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来自: Taylor > 《Medical Device》