基于ARM9的心電除顫模擬發(fā)生系統(tǒng)設(shè)計

1、基于arm9的心電除顫模擬發(fā)生系統(tǒng)設(shè)計隨著社會的進展，人們的醫(yī)療保健意識越來越強，所以醫(yī)生的培訓也就成為十分重要的環(huán)節(jié)。心電除顫技術(shù)作為醫(yī)生培訓的一個主要方面，若操作規(guī)范，動作嫻熟，往往在緊張關(guān)頭可以救人于危難之間，在培訓的時候，假如能夠真切地模擬急救除顫的場景，將會起到良好的學習效果。因此，在急救、有創(chuàng)性臨床操作訓練上，醫(yī)學模擬教學日益顯示出其成本低、重復性高、教學效率高以及符合醫(yī)學倫理要求等優(yōu)勢。除顫模擬發(fā)生系統(tǒng)可以隨意挑選34種狀態(tài)(包括成人和兒童兩大類)時也可以銜接醫(yī)用，使除顫模擬越發(fā)逼真。學員可以舉行不同能量的除顫練習，同時這也便于教師檢驗學員的學習效果。該系統(tǒng)是按照心電圖的有關(guān)原理

2、以及監(jiān)護儀的信號合成原理研制的，嚴格根據(jù)醫(yī)學的相關(guān)規(guī)定，產(chǎn)生的波形達到醫(yī)學教學的目的。在相關(guān)病態(tài)心電圖的關(guān)鍵點處達到比較逼真的效果，當系統(tǒng)接收到高壓除顫信號以后，按照系統(tǒng)的預設(shè)置，舉行相應(yīng)的波形變換。系統(tǒng)可以用于醫(yī)療培訓機構(gòu)的培訓工具，使學員迅速把握心電除顫的辦法。該系統(tǒng)與急救模擬人、監(jiān)護儀協(xié)作用法，具有廣大的市場前景。本文介紹的心電除顫模擬發(fā)生系統(tǒng)是以9為控制核心，充分利用arm9豐盛的io資源和強大的處理功能。它采納的開發(fā)計劃，并綜合考慮系統(tǒng)的通用性和用法性，系統(tǒng)輸出信號的幅度為05 mv可以延續(xù)輸出室性、室上性早搏型號等，還可以產(chǎn)生周期為1 s，脈寬為100 ms，幅度為1 mv的方波。

3、便于對監(jiān)護儀舉行校準，信號均采納三導聯(lián)的同步信號輸出。1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和設(shè)計計劃系統(tǒng)主要包括arm9中心處理單元、高壓除顫信號采集模塊、da轉(zhuǎn)換模塊，與監(jiān)護儀信號匹配模塊以及心電波形和數(shù)據(jù)的提取，應(yīng)用程序的設(shè)計等幾個部分。本系統(tǒng)采納arm9嵌入式開發(fā)平臺，以下是arm9處理器的主要結(jié)構(gòu)及其特點。(1)32 b定點risc處理器，改進型armthumb代碼交織，增加性乘法器設(shè)計，支持實時(real-time)調(diào)試；(2)片內(nèi)命令和數(shù)據(jù)sram，而且命令和數(shù)據(jù)的存儲器容量可調(diào)；(3)片內(nèi)命令和數(shù)據(jù)高速緩沖器(cache)容量從4 kbl mb：(4)設(shè)置庇護單元(protoction unit)，十分

4、適合嵌入式應(yīng)用中對存儲器舉行分段和庇護；(5)采納amba ahb接口，為外設(shè)提供統(tǒng)一的地址和數(shù)據(jù)總線；(6)支持外部協(xié)處理器，命令和數(shù)據(jù)總線有容易的握手信令支持；(7)支持標準基本規(guī)律單元掃描測試辦法；(8)支持bist(built-in-self-test)；(9)支持嵌入式跟蹤宏單元，支持實時跟蹤命令和數(shù)據(jù)。心電除顫模擬發(fā)生系統(tǒng)總體設(shè)計計劃，1所示。2 系統(tǒng)硬件部分設(shè)計該部分主要分為arm9硬件平臺、da轉(zhuǎn)換、濾波、高壓除顫信號的采集，其系統(tǒng)硬件銜接圖2所示。系統(tǒng)在arm9的控制下，由da轉(zhuǎn)換把波形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為模擬量舉行輸出。當接收到高壓采集信號后，處理器就會轉(zhuǎn)換輸出另一種心電波形圖。21

5、 da轉(zhuǎn)換和衰減網(wǎng)絡(luò)該部分是系統(tǒng)的核心，為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定和ecg信號的要求，da轉(zhuǎn)換芯片采納8位并行的0832芯片，由12 v單電源供電，每個dac有各自自立的基準輸入，對arm9提供的數(shù)據(jù)舉行變換，輸出部分采納4階巴特沃斯濾波，輸出的波形經(jīng)衰減后得到所要求的心電信號，經(jīng)有源濾波后輸出波形的峰值可達到10 v，通過電阻分壓網(wǎng)絡(luò)得到05 mv的輸出范圍?？紤]到要采納三路da，假如每一路獨占8個io端口，再加上若干控制端口，處理器提供的io端口數(shù)遠不能滿足要求，所以方案采納共用數(shù)據(jù)端口，外接io口片選的方式來實現(xiàn)，這樣可以節(jié)省16個io口，也滿足了信號輸出同步性的要求。22 高壓信號采集電路設(shè)計

6、該部分采集除顫器上的高壓放電信號，因為高壓除顫信號具有的放電具有雙向性，且放電時光惟獨4 ms，瞬態(tài)電壓可達到3 000 v，所以在平安性能上要充分考慮。該部分3所示。電路中采納大功率電阻和瞬態(tài)抑制對高壓放電信號舉行預處理，將高壓信號降低到比較小的范圍，通過整流電路把電流變?yōu)閱蜗蛄魈?，然后通過光耦隔離輸入到arm9的io口中，起到庇護處理器的作用。3 軟件設(shè)計系統(tǒng)的硬件為基本功能和擴展功能的實現(xiàn)奠定了牢固的基礎(chǔ)，軟件系統(tǒng)的設(shè)計就是要充分利用硬件平臺的資源，實現(xiàn)軟件操作的有序運行。軟件開發(fā)工作涉及到以下兩個方面：接口驅(qū)動程序的修改和完美；應(yīng)用層軟件的開發(fā)。應(yīng)用層的程序所有用c+開發(fā)完成的。圖4是

7、囫圇系統(tǒng)的軟件模塊結(jié)構(gòu)圖。31 da驅(qū)動程序和高壓信號采集驅(qū)動部分設(shè)備驅(qū)動程序是操作系統(tǒng)內(nèi)核和機器硬件之間的接口。設(shè)備驅(qū)動程序為應(yīng)用程序屏蔽了硬件的詳情，這樣在應(yīng)用程序看來，硬件設(shè)備只是一個設(shè)備文件，應(yīng)用程序可以像操作一般文件一樣對硬件設(shè)備舉行操作，以往在開發(fā)應(yīng)用程序時都有一個main函數(shù)作為程序的入口點，而在驅(qū)動開發(fā)時卻沒有main函數(shù)，模塊在調(diào)用insmod指令時被加載，此時的入口點是init module函數(shù)，通常在該函數(shù)中完成沒備的注冊。同樣，模塊在調(diào)用rmmod函數(shù)時被卸載，此時的入口點是cleanup module函數(shù)，在該函數(shù)中完成設(shè)備的卸載。在設(shè)備完成注冊加載之后，用戶的應(yīng)用程

8、序就可以對該設(shè)備舉行一定的操作，如read，write等，而驅(qū)動程序就是用于實現(xiàn)這些操作，在用戶應(yīng)用程序調(diào)用相應(yīng)入口函數(shù)時執(zhí)行相關(guān)的操作，init roodule入口點函數(shù)則不需要完成其他如read，write之類功能。驅(qū)動程序主要函數(shù)如下：32 系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計與實現(xiàn)該系統(tǒng)的應(yīng)用程序是基于qtembedded設(shè)計的，目前用法的嵌入式gui系統(tǒng)存在microwindows，minigui，qtembedded，qtembedded連續(xù)了qt的強大功能，可以運行在多種不同的處理器上部署的嵌入式操作系統(tǒng)。qtembedded提供了信號和插槽的編程機制，該部分采納的qt是一個創(chuàng)建gui程序的c+類庫，編寫qt應(yīng)用程序的主要工作是基于已有的qt類編寫用戶類。該部分主要分為波形界面的實現(xiàn)和用戶按鍵控制的實現(xiàn)，波形顯示采納qt的函數(shù)類庫qpainter，因為波形界面顯示兩路心電波形，會產(chǎn)生延遲效果，所以引入了多線程機制協(xié)調(diào)，qt支持多線程，有自立于平臺的線程類，線程平安方式的時光傳遞和一個全局qt庫互斥量允許不同的線程調(diào)用qt辦法。4 結(jié)語本系統(tǒng)設(shè)計采納三星2440嵌入式處理器作為核心搭建了硬件平臺，并采納嵌入式linux操作系統(tǒng)并結(jié)合外圍的da轉(zhuǎn)換部分、與監(jiān)護儀匹配網(wǎng)絡(luò)、高