- 浏览: 150042 次
- 性别:
- 来自: 广州
最新评论
-
yinren13:
说的便捷的视频会议,我们公司的遥控器一按就能开始的视频会议tu ...
便捷视频会议 -
xujinquan19:
...
可视通讯与移植、跨平台开发 -
xujinquan19:
...
Android 平台下的即时通讯 -
xujinquan19:
...
Android 平台下的即时通讯 -
xujinquan19:
...
Android 平台下的即时通讯
基于嵌入式技术的监护系统设计方案
——可扩展,如GPRS,即时通讯……
1 引言
随着我国经济的快速发展、城市化进程的日益加速、人们生活节奏的不断加快,越来越多的人们开始感到自己的健康每况愈下,很多人直至病情突发才明白。据报道,我国绝大多数人都处于亚健康状态。随着现代电子技术的发展,16/32位CPU的广泛应用,传统的生理信号监护仪的CPU系统也在逐渐的由8位CPU向更高位数的处理器发展。随着监护仪功能的强大,对数据处理速度的要求越来越高,使得8位CPU的发展受到了限制,16/32位CPU可以在远高于8位CPU的时钟频率下正常工作,数据一次性吞吐量大,处理器的价格却在下降,16/32位CPU开始被广泛应用于生理信号监护仪中。
该监护系统采用了ARM7系列芯片中的LPC2292嵌入式微处理器,主要用来测量人体的生理参数,如:心电图、血压、血氧饱和度、体温等。因为系统需要采集、处理大量的数据信息,而在CPU上用单任务的软件来处理这些数据信息是很难的,甚至是不可能的。因此在设计中选用可同时处理多任务的μC/OS-Ⅱ操作系统。其提供了安全可靠的操作系统平台,缩短了开发周期。
2 系统硬件设计
ARM 7系列芯片LPC2292最小系统如图1所示:
系统的总体结构框图如图2所示。
由图2可看出整个系统以ARM 7系列芯片LPC2292为核心,在其外围扩展一些外围电路,从而实现了对人体生理参数:心电、血压、血氧饱和度、体温的安全检查。系统通过心电模块、血压模块、血氧饱和度模块、体温模块采集人体的生理参数、调理电路对这些信号进行滤波和放大,LPC2292自带的A/D转换器将传输过来的模拟信号转换为数字信号,最后人体的各参数指标通过LCD显示。
2.1 ARM系统模块
ARM系统是这个系统的控制中心,主要完成运算、控制、管理等工作,是系统工作的核心模块。该系统采用的ARM 7系列芯片LPC2292,他是基于一个支持实时仿真和跟踪的16/32位CPU,并带有256 kb嵌入的高速FLASH存储器。128位宽度的存储器接口和独特的加速结构使2位代码能够在最大时钟速率下运行。对代码规模有严格控制的应用可使用16位Thumb模式将代码规模降低超过30%,而性能的损失却很小。由于LPC2292的144脚封装、极低的功耗、多个32位定时器、8路10位ADC、2路PWM通道以及多达9个外部中断使他们特别适用于医疗系统、汽车、工业控制应用以及容错维护总线。
2.2 LCD显示模块
LCD显示模块主要完成数据显示、输出数据与显示数据的同步等功能。由于LPC2292中没有液晶控制器的功能模块,如果所选择的液晶屏内部也没有液晶控制器,那么,要使CPU可以对液晶进行控制,就必须加设计一个液晶驱动控制电路。因此本系统中选择自带控制器的液晶屏HLM6323。他是5英寸伪彩液晶屏,像素是320×240点阵,每个点需要RGB三色数据,每种色需要1个字节数据表示。而设计要求需要连续观看图图像,根据标准需要每秒钟25帧图像,那么每秒至少需要传输数据为25×8×320×240=15 360 000位数据,若选用串行传输,则需要4.6 Mb/s的串行传输速度,但是遗憾的是,没有任何一种串行标准传输大于这个速度,因此,势必需要选择并行的数据传输。
2.3 报警模块
当测得的生理参数,如心电、血压、血氧饱和度、体温超过预设的正常值,则产生报警,提醒患者赶紧进行治疗或医护人员需进行抢救措施。
2.4 FLASH数据存储器以及USB接口
为了能够确保实时数据的保存,以及提取,从而设计此模块。本系统中选择NAND08GW3D2系列的存储器芯片。由于该芯片不同存储密度器件引脚一致,因此系统可以在电路不做改动的情况下升级为高容量存储器件。通过USB设备接口芯片ISP1161A1扩展出一个USB的设备接口。通过该USB接口,可以实现将监护系统记录的数据上传到PC机,PC机也可以通过该接口下载程序到LPC2292处理器的存储器中。
2.5 系统电源
电源设计是一个系统设计中的关键部分,对于整个系统,一个稳定的、具有一定功率的电源和合理的电源管理是必不可少的。本系统有以下几种电源:CPU的内核数字和模拟电源电压+1.8 V,CPU的I/O口数字和模拟电源电压+3.3 V、总线的隔离电源、LCD的驱动电源、LCD的背光逆变电源、其他外围设备电源电压+5 V等电源。
3 软件设计
本系统的软件设计主要包括ARM的应用程序的开发和μC/OS-Ⅱ操作系统的移植2个基本部分。ARM的应用程序主要包括LCD显示程序、FLASH存储程序、USB通信程序、键盘扫描程序、A/D程序和报警程序等。μC/OS-Ⅱ操作系统是协调LPC2292对程序的任务管理和调度。整个系统的软件流程图如图3所示。
3.1 LCD驱动软件的设计思想
LCD驱动软件的功能是完成数据最终输出显示,其主要软件流程有数据的收发、LCD上按键的读取、LCD扫描等。数据收发是为了完成数据与CPU、LCD液晶显示器进行数据的传输,CPU通过驱动芯片向LCD输送数据,而LCD要向CPU返回响应数据等。为了增强人机界面的可读性,在LCD上设置了几个按键,当有按键反应时,应当向CPU发出相应的响应,并且可以通过按键对LCD的显示界面设置和对其他系统参数进行设置。LCD的扫描是为了保证显示不出现明显间断、不出现花屏现象,在出现花屏现象时能够进行准确的错误响应。其中的按键设计没有给每个按键使用硬件中断,因为在本系统中,LCD显示驱动的任务优先级在应用程序中是最高的,按键统一使用一个硬件外部中断,然后用软件对按键进行软件中断安排,确定软件优先级;另一个原因由于按键较多,没有足够的硬件中断设置为按键中断,如果设置为中断扩 展,除了要进行硬件的扩展,还要进行软件扩展,将浪费很多资源。
本设计中,LCD的驱动需要编写2个文件,其中一个是C语言文件,另一个是C语言头文件。C语言文件是通信接口协议文件,需要与其他模块进行数据的交换。而头文件是设计一些LCD基本参数,在系统运行中,这些参数基本不变。
3.2 USB通信软件的设计思想
本系统设计的USB通信软件通过中断响应来实现,这样做的目的是CPU在没有USB设备或者不需要USB设备时,可以进行其他工作,节省CPU和操作系统的资源。其有利于保护CPU。
3.3 FLASH读写操作软件的设计思想
整个程序文件包括芯片的擦除、芯片的写入和读取、数据的效验等几个部分。擦除是为了存储器能够进行重复利用而不更换芯片;芯片的写入和读取是整个文件的中心,负责存储器的数据的写入,在适当时候要读取数据;效验是为了保证数据的正确,在错误时需要报警。
本设计中,存储器有3个存储器地址入口,所有的数据都需要经过这3个地址入口,因此,必须保证此3个地址入口在任何时刻都没有与其他地址发生地址交叉的状况。
3.4 μC/OS-Ⅱ操作系统的移植
μC/OS-Ⅱ实时操作系统是一种可移植、可固化、可裁剪及可剥夺型的多任务实时内核(RTOS),适合应用于各种微处理器和微控制器。其性能足可以媲美于各种商用内核,在某些方面表现更佳。所有代码都是采用ANSI的C语言编写,故具有良好的可移植性。
μC/OS-Ⅱ不像其他实时操作系统,他提供给用户的是一个标准的API函数,程序开发人员利用操作系统提供的API函数进行应用程序的开发。要想在μC/OS-Ⅱ内核上进行应用程序的开发,就需要程序开发人员在实时内核基础上建立自己的实时操作系统。首先,把μC/OS-Ⅱ移植到自己的硬件目标板上,写出相应的驱动程序以及用户图形界面等;在这些接口函数之上,加上用户自己的应用程序,就构成了嵌入式软件。
μC/OS-Ⅱ的移植条件是:处理器C编译器能产生可重入型代码;处理器支持中断,并能产生定时中断;用C语言可以开、关中断;处理器支持一定数量的数据存储硬件堆栈;处理器有将堆栈指针及其他CPU寄存内容读出,并保存到堆栈或内存中的指令这5个方面的要求。Philips公司LPC2292芯片和ADS1.2的C编译器一起可以满足上述5个条件,因此本设计是完全可以移植操作系统,以提高系统的功能。
μC/OS-Ⅱ软件的体系结构如图4所示:
虽然μC/OS-Ⅱ大部分源代码是用C语言写的,但是完成和处理器有关的一些代码时,还是必须要用汇编语言来实现的。寄存器的读、写只能通过汇编语言的存储和加载指令实现。
移植μC/OS-Ⅱ到一个新的体系结构上需要对如下3个文件进行修改:
(1)c语言头文件OS-CPU.H;
(2)C语言源文件OS-CPU.C;
(3)汇编源文件程序OS-CPU-A.ASM。
4 结 语
该人体生理参数监护系统在基于ARM7微处理器的硬件平台上实现,采用当前流行的μC/OS-Ⅱ实时多任务操作系统,能实时检测用户的心电、血压、血氧饱和度和体温,并能对其进行数据分析,当出现异常时,能自动报警使用户得到及时救治。该系统可扩展性比较高,可根据需要直接在该系统上进行扩展,使其具有GPS,GPRS,CDMA功能的远程人体生理参数监护仪,甚至可以嵌入ANYCHAT SDK组件生成一定时刻用到的即时通讯系统,与外界联系。
发表评论
-
手机视频会议
2012-11-16 14:03 841在这个时代,手机被开发者们所赋予的意义已经远远超出了大众的期望 ... -
视频通讯demo源码
2012-11-09 15:23 1172以下为anychat视频通讯系统中的部分回调函数源码: 具体 ... -
音视频对话开发
2012-09-20 17:21 744AnyChat for Android是佰锐科技继2010年发 ... -
H.264视频编码标准在网络视频监控系统中的应用 .
2012-08-24 15:13 981【摘 要】本文介绍了ITU-T最新高性能视频压缩标准H.264 ... -
安卓平台下的即时通讯
2012-08-24 15:12 974基于Android 平台简易即时通讯的研究与设计 摘要 ... -
iOS音视频封装与传输demo
2012-08-24 15:01 2017ios没有直接得api用来封装传输rtp,但是经常有用到得接收 ... -
手机音视频应用开发(专注于Symbian、iPhone、Android等跨平台音视频应用开发方案)
2012-08-24 14:47 1146一款好的手机应用, 能让用户在第一分钟就爱上他, 一款烂的手 ... -
手机视频通讯开发
2012-08-24 14:46 819如今,3G网络快速发展 ... -
android视频开发
2012-08-16 17:31 1022摘要:论文简单介绍Android 平台的特性,主要阐述了基于A ... -
android视频聊天软件推荐
2012-08-15 17:00 1064正在当前那个社会 ... -
音视频交流服务系统
2012-03-15 16:22 910下面的这个平台是一种视频服务的应用,比如A(客户端)打视频电话 ... -
音视频开发平台
2012-03-15 16:12 834近日,腾讯公司发布了Q ... -
即时通讯开发平台(音视频)
2012-03-15 16:11 929近日,腾讯公司发布了Q ... -
手机视频之营销模式
2012-02-16 10:43 9023G时代的逼近,手机视 ... -
手机视频应用开发
2011-12-30 14:56 782AnyChat for Android是佰锐科技继2010年发 ... -
Android视频通话(即时通讯,可视电话,视频通讯,监控,电视直播)推荐
2011-06-22 15:21 2037正在当前那个社会里,相信良多伴侣都是独自一人正在中地拼搏,好久 ... -
安卓视频通讯与监控系统完全版本正式发布
2011-05-04 17:12 1108通过数个月的研发,视频通讯安卓版本的程序已经出来了。 ... -
LINUX常用命令
2011-04-22 15:22 652Linux 系统常用命令格 ... -
Linux网络编程
2011-04-22 15:17 690Linux网络编程 linux socket的 ... -
GCC对ARM支持的所有优化选项及指令
2011-04-22 15:11 20593.17.1 ARM Options These `-m' ...
相关推荐
### 基于嵌入式技术的移动医疗监护系统研究 #### 引言与背景 在现代社会,健康意识的提升催生了对医疗保健服务的新需求,尤其是针对突发性疾病的有效监测和快速响应。随着信息技术的飞速发展,特别是移动通信技术...
总结来说,这项研究针对汽车乘客安全问题,设计了一套集监测、预警、远程控制于一体的智能监护系统,其创新性在于利用嵌入式技术和多传感器融合,实现了对汽车客室环境的全方位监控,为提高乘客安全提供了新的技术...
基于嵌入式技术的无线网关解决方案,不仅能够实现不同网络间的互联互通,还能够提高系统的灵活性和可靠性。随着物联网技术的发展,此类网关将在智能家居、智能工厂、环境监测等多个领域展现出广阔的应用前景。 综上...
在心电监护系统中引入嵌入式Linux操作系统,将操作系统作为嵌入式系统软硬件协同开发的核心,合理管理和调度资源,为智能化应用提供软件应用平台,针对通用Linux在实时性能方面的不足,提出以中断线程化、改进实时...
基于体域网(Body Sensor Networks, BSN)的个人健康监护系统是一种将人体作为中心的无线通信网络,它利用分布在人体表层、贴身衣物中或身体内部的多个传感器节点,通过无线通信技术监测和传输用户的生理健康参数。...
本文探讨了基于嵌入式系统的便携式多参数健康监护仪设计,这是一款针对普通人群在医院之外环境使用的健康监测设备。随着健康意识的提高,此类监护仪的需求日益增长,传统监护仪由于体积大、成本高,主要适用于医院...
为了解决上述问题,该研究提出了一种基于ARM9处理器的远程心电监护系统设计方案。该系统利用嵌入式技术,不仅提高了系统的便携性与经济性,还增强了系统的可扩展性。具体而言,本研究采用的是高性能的S3C2440处理器...
总之,基于嵌入式系统/ARM技术的心电模拟发生系统为医学教育提供了强大的工具,它结合了先进的电子技术和医学知识,提高了培训的效率和质量。随着技术的不断发展,这类系统的功能和性能将进一步提升,为医疗培训带来...
本文档介绍了一个基于ARM处理器S3C2410和嵌入式操作系统Windows CE的WLAN通信终端系统设计方案。该方案旨在利用现有的无线局域网技术和嵌入式系统的优势,构建出一种高性能、低成本的无线通信终端。 #### 二、WLAN...
《基于嵌入式Linux和GPRS远程心电监护的终端设计》是一篇关于医疗设备研发的专业论文,主要探讨了如何利用嵌入式Linux操作系统和GPRS(通用分组无线服务)技术来设计一种实时远程心电监护终端。该终端旨在实现心电...
### 嵌入式系统设计实战之基于S12X微控制器 #### 一、引言 嵌入式系统作为现代信息技术的重要组成部分,在工业控制、消费电子、汽车电子等多个领域发挥着不可替代的作用。随着技术的进步,嵌入式系统的功能日益...
总的来说,基于Qt的心电监护软件系统设计涉及了硬件接口、信号处理、用户界面设计、数据存储等多个技术领域。通过利用Qt的跨平台能力和丰富的功能,开发者可以构建出高效、稳定且用户友好的心电监护解决方案。在实际...
无线传感器网络监护系统设计是基于无线传感器网络技术的医疗监护系统,它综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等多种领域技术。该技术具有广泛的应用场景,随着技术的发展...
总的来说,嵌入式温湿度采集系统利用先进的嵌入式技术和无线通信手段,实现了对环境温湿度的实时、准确监控,为各行业提供了高效、灵活的环境信息管理解决方案。随着科技的发展,这类系统将在未来继续发挥重要作用,...
【基于ARM的多模式便携心电监护系统设计】是一种集成化的心电监测解决方案,它采用了高性能、低成本、低功耗的嵌入式ARM处理器作为核心控制单元。该系统特别强调其实时监护能力和多功能性,能够适应运动监护和病理...
总结,基于STM32F429的嵌入式显示控制系统设计涵盖了硬件选型、电路设计、软件开发等多个方面,是实现嵌入式设备人机交互的关键技术。开发者需结合实际应用需求,灵活运用相关知识,以创建高效、可靠的显示控制解决...