基于ARM的心電信號(hào)處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2013-08-21 13:20 來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng) 作者:洛小辰

本文設(shè)計(jì)了一個(gè)具有數(shù)字化、信息化特征的心電信號(hào)處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)以 32 位高速 ARM 處理器為硬件平臺(tái),以實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)作為軟件平臺(tái),對(duì)硬件系統(tǒng)的資源進(jìn)行了調(diào)度和分配,達(dá)到了對(duì)心電信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理的效果,并且實(shí)現(xiàn)了對(duì)心電信號(hào)的實(shí)時(shí)顯示、實(shí)時(shí)存儲(chǔ)等功能。

據(jù)統(tǒng)計(jì),我國(guó)目前有縣及縣級(jí)以上醫(yī)院1.3萬(wàn)家,醫(yī)療機(jī)械總數(shù)達(dá)17.5萬(wàn)臺(tái),加上一些專(zhuān)業(yè)心臟疾病治療機(jī)構(gòu),我國(guó)目前每年心臟疾病的門(mén)診量約在一千萬(wàn)人次以上。根據(jù)國(guó)家衛(wèi)生部《全國(guó)衛(wèi)生信息化發(fā)展規(guī)劃綱要》的目標(biāo),在2010年要基本實(shí)現(xiàn)醫(yī)院的數(shù)字化和信息化。所以未來(lái)醫(yī)療器械市場(chǎng)對(duì)新型醫(yī)療設(shè)備的市場(chǎng)空間巨大,特別是擁有數(shù)字化和信息化特征的心電信號(hào)處理系統(tǒng)具有廣闊的應(yīng)用前景和實(shí)用價(jià)值。本文就是介紹的一種基于ARM的心電信號(hào)處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

本文所介紹的系統(tǒng)的主要功能是對(duì)心電信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)的處理和傳輸,系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)原理框圖

心電信號(hào)通過(guò)電極提取進(jìn)入模擬處理模塊,在模擬處理部分經(jīng)過(guò)放大和濾波處理后,提高了信號(hào)的強(qiáng)度和信噪比。信號(hào)經(jīng)過(guò)量化后轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào),進(jìn)入數(shù)字處理模塊,在以ARM處理器為核心的數(shù)字處理模塊中,心電信號(hào)被保存在一個(gè)緩沖區(qū)中,經(jīng)過(guò)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的調(diào)度后,通過(guò)USB通道傳遞到PC上,PC的軟件模塊包含了對(duì)USB通道數(shù)據(jù)的接收和對(duì)心電信號(hào)的處理,經(jīng)過(guò)處理后的心電信號(hào)進(jìn)一步提高了信噪比,并顯示在屏幕上,從而達(dá)到協(xié)助醫(yī)生診斷心臟疾病的目的。

1 S3C44B0X處理器

S3 C44B0X微處理器是Samsung公司專(zhuān)為便攜式設(shè)備提供的高性能和高性?xún)r(jià)比的微控制器解決方案,使用32位的低功耗RISC內(nèi)核ARM7TDMI,采用0.25μm CMOS工藝制造,支持新型總線結(jié)構(gòu)SAMBAII(Samsung ARM CPU embedded Microcontroller Bus Architecture)。同時(shí),S3C44B0X在ARM7TDMI核的基礎(chǔ)上,擴(kuò)展了一系列通用外圍器件,使系統(tǒng)成本及外圍器件數(shù)口降至最低,這些功能部件可以分為CPU單元、系統(tǒng)時(shí)鐘管理單元、存儲(chǔ)單元和系統(tǒng)功能接口單元。

片上集成的主要功能有:在ARM7TDMl基礎(chǔ)上增加8KB的Cache;外部擴(kuò)充存儲(chǔ)器控制器(FP/EDO/SDRAM控制,片選邏輯);LCD控制器最大支持256色的DSTN,并帶有1個(gè)LCD專(zhuān)用DMA通道;2個(gè)通用DMA通道、2個(gè)帶外部請(qǐng)求引腳的DMA通道;2個(gè)帶有握手協(xié)議的DART: 1個(gè)SIO;1個(gè)I2C總線控制器;5個(gè)PWM定時(shí)器及1個(gè)內(nèi)部定時(shí)器;看門(mén)狗定時(shí)器;71個(gè)通用可編程I/O口,8個(gè)外部中斷源;功耗控制模式有正常、低、休眠和停止;8路10位ADC;具有日歷功能的RTC(實(shí)時(shí)時(shí)鐘);PLL時(shí)鐘發(fā)生器。

2 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μC/OS-II

μC/OS-II是一個(gè)完整的、多移植、可固化、可裁剪的占先式實(shí)時(shí)多任務(wù)內(nèi)核。μC/OS-II是用ANSI的C語(yǔ)言編寫(xiě)的,包含一小部分匯編語(yǔ)言代碼,使之可供不同架構(gòu)的微處理器使用。至今,從8位到64位,μC/OS-II已在超過(guò)40種不同架構(gòu)的微處理器上運(yùn)行。世界上已經(jīng)有很多領(lǐng)域都使用了 μC/OS-II。

μC/OS-II是一個(gè)“實(shí)時(shí)內(nèi)核”,使用這個(gè)內(nèi)核可以使得應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)和擴(kuò)展變得容易,而且不需要大的改動(dòng)就可以增加新的功能。通過(guò)將應(yīng)用程序分割成若干個(gè)獨(dú)立的任務(wù),RTOS使得應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)過(guò)程大大簡(jiǎn)化。

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ARM 監(jiān)護(hù)設(shè)備 心電監(jiān)護(hù)

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