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公司專為便攜式設(shè)備提供的高性能和高性價(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。
