嵌入式操作系統(tǒng)醫(yī)療

1、嵌入式系統(tǒng)原理設(shè)計與應(yīng)用,醫(yī)療監(jiān)護設(shè)備的嵌入式技術(shù)應(yīng)用,一、什么是嵌入式,嵌入式的定義：根據(jù)IEEE（電氣和電子工程師協(xié)會）的定義，嵌入式系統(tǒng)是“控制、監(jiān)視或者輔助裝置、機器和設(shè)備運行的裝置”（devices used to control, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or plants）。,目前國內(nèi)一個普遍被認同的定義是：以應(yīng)用為中心、以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)、軟件硬件可裁剪、適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。 嵌入式系統(tǒng)特點： 功能適用、夠用； 可靠性高，無病毒，存儲介質(zhì)無

2、機械硬盤，抗干擾能力強； 體積和尺寸?。?環(huán)境適應(yīng)性強； 操作使用人性化、儀表化； 有多種類型的軟、硬件支持平臺； 無須經(jīng)常更新?lián)Q代； 可充分發(fā)揮設(shè)計者的才能，創(chuàng)造出更好的產(chǎn)品。 基于如此嵌入式系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于諸多領(lǐng)域中。,二、嵌入式技術(shù)應(yīng)用,三、嵌入式系統(tǒng)在醫(yī)療儀器上的應(yīng)用,嵌入式的應(yīng)用，遠不止于手機，數(shù)碼相機等消費類電子市場。在醫(yī)療電子上的應(yīng)用是方興未艾！,1.應(yīng)用背景,隨著科學技術(shù)的發(fā)展, 越來越多的醫(yī)療儀器都需要進行高速的數(shù)據(jù)采集、分析與處理。心電圖、腦電圖等生理參數(shù)檢測設(shè)備, 各類型的監(jiān)護儀器, 超聲波、X 射線成像、核磁共振等設(shè)備, 以及各式各樣的物理治療儀都開始在各大醫(yī)院廣泛使用。

3、,全球人口老齡化、人們生活水平提高和偏遠地區(qū)對醫(yī)療服務(wù)需求增加等因素正促使傳統(tǒng)醫(yī)療方式的變革，移動性和便攜性逐步成為影響醫(yī)療電子產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵。另一方面，半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展推動醫(yī)療創(chuàng)新的步伐以前所未有的速度向前邁進，在快速處理計算、高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換和無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進步的帶動下，醫(yī)療電子產(chǎn)品走向便攜式和小型化成為現(xiàn)實。,醫(yī)療保健行業(yè)取得很多進步都與嵌入式系統(tǒng)有關(guān), 醫(yī)院里很多方面用到嵌入式系統(tǒng), 包括各種檢驗設(shè)備, 如X 線機的控制部件、EEG 和ECG、CT、超聲波檢測、核磁共振等設(shè)備, 以及其他用于診斷檢查的設(shè)備, 如結(jié)腸鏡和內(nèi)窺鏡等。現(xiàn)在基于計算機的EEG 和ECG 設(shè)備也投入使用, 它們屬于另一類

4、型的嵌入式系統(tǒng)。此類系統(tǒng)使用了計算機的附加卡采集ECG 信號并進行處理; 計算機監(jiān)視器用于顯示, 計算機的外存儲設(shè)備用來存儲ECG 記錄。這些計算機附加卡包括處理信號的處理器和相關(guān)電路, 這些卡插在計算機主板的基于EISA 或PCI 體系插槽中。除此以外, 嵌入式醫(yī)療設(shè)備和保健設(shè)備也在不斷地發(fā)展, 如家用心電監(jiān)設(shè)備, 隨著醫(yī)用傳感器技術(shù)的發(fā)展, 用于家庭遠程診斷的嵌入式設(shè)備將不斷地被開發(fā)出來。,2.嵌入式系統(tǒng)在醫(yī)療儀器上的應(yīng)用,3.應(yīng)用實例-多參數(shù)監(jiān)護儀,系統(tǒng)一般由多臺監(jiān)護儀( PM) 和一臺中央護士工作站(CNS) 組成, 監(jiān)護儀采用全功能嵌入式工業(yè)主板為核心操作平臺。通過多種檢測模塊采集人

5、體基本參數(shù)( 心電、呼吸、血壓、血氧體溫等, 可根據(jù)臨床需要選擇監(jiān)護項目) , 經(jīng)放大、濾波、傳輸、CPU 進行信號處理, 然后將檢測結(jié)果顯示、存儲、打印, 并連入中央監(jiān)護系統(tǒng)網(wǎng)。多個參數(shù)的監(jiān)測、記錄等均由主控部分控制。,該主板不到手掌大小, 其板上集成了超低功耗的NSGX300MHz CPU 處理芯片、SDRAM、CRT/LCD 控制、10/100 Mbps網(wǎng)絡(luò)接口、Compact Flash、IDE、FDD、兩串一并、2 個USB、1個115 Kbps IrDA 紅外接口、1255 s 可編程看門狗定時器、PS2 鍵盤和鼠標, 支持目前國內(nèi)醫(yī)療行業(yè)最通用的PC/104 接口, 通過該接口擴

6、展的用戶板完成包括血壓、血氧、體溫、呼吸等一系列傳感探測器的信號采集, 進行實時處理, 最后結(jié)果可經(jīng)由多種形式輸出。 該平臺具有C&T M69000 LCD/CRT 視頻加速器, 支持高精度LCD 和VGA 2 種模式同步顯示, 在板視頻最大分辨率可達1024768, 徹底解決了其他同類產(chǎn)品在DOS 環(huán)境下圖形顯示速度太慢的缺陷。支持通用的熱敏打印接口, 并可通過標準485 接口與CNS 相互通訊。 在平臺操作系統(tǒng)選擇方面, 給予客戶更多的自由度, 打 破了傳統(tǒng)多參數(shù)儀只能在DOS 操作系統(tǒng)下開發(fā)的局限, 提供 了更加靈活廣泛的應(yīng)用模式。,4.主機與嵌入式醫(yī)療設(shè)備USB通訊的實現(xiàn),USB通訊有

7、著傳輸速度快、可靠性高、易于連接、可熱插拔等許多優(yōu)點。另一方面隨著嵌入式計算機的飛速發(fā)展及其在醫(yī)療設(shè)備的廣泛應(yīng)用實現(xiàn)PC與嵌入式醫(yī)療設(shè)備的USB通訊也日顯重要。下面介紹了一種基于USB總線接口芯片CH375來實現(xiàn)PC與嵌入式醫(yī)療設(shè)USB通訊的方法，并給出了相應(yīng)的源程序。,1 CH375芯片簡介,CH375是一個USB總線的通用設(shè)備接口芯片 支持USBHOST主機方式和USBDEVICESLAVE設(shè)備方式。在本地端，具有8位數(shù)據(jù)總線(DOD7)、地址輸入(A0)、讀(RD#)、寫WR#)、片選控制線(CS柳以及中斷輸出(INT#)，可以方便地掛接到單片機DSPMCUMPU等控制器的系統(tǒng)總線上。當

8、AO為低電平時選擇數(shù)據(jù)端13單片機通過8位并13對CH375進行讀寫數(shù)據(jù)：為高電平時選擇命令端13，可以向其寫人命令。在本地端單片機對CH375的操作是采用命令加數(shù)據(jù)的IO操作方式任何操作都是先發(fā)命令給CH375然后執(zhí)行數(shù)據(jù)輸入輸出 CH375接收到上位機發(fā)送的數(shù)據(jù)或者發(fā)送完給上位機的數(shù)據(jù)后以中斷方式通知單片機CH375芯片內(nèi)置了標準的USB通訊協(xié)議這就免去了開發(fā)人員因編寫通訊協(xié)議而耗費的大量時間方便了通訊的實現(xiàn)。尤其是其動態(tài)鏈接庫提供的文件級接的讀寫。更是方便了數(shù)據(jù),系統(tǒng)的工作過程是嵌入式醫(yī)療設(shè)備即下位機（PC104)于DOS狀態(tài)下采集醫(yī)療信號送顯示器顯示然后通過USB接13送上位機fPC主

9、機)處理，上位機工作在Windows環(huán)境下,2.系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu),31 處理接收數(shù)據(jù)的中斷服務(wù)程序 void interrupt USB(_CPPARGS) unsigned char len，i； 獲取中斷狀態(tài)并取消中斷請求 CH375WriteCmd(0 x22)； d0=CH375ReadData0；，讀回狀態(tài) if(d0=：0 x02)lJ(d0=：0 x01)批量端點2接收到PC機發(fā)送 的數(shù)據(jù) ，讀取數(shù)據(jù) inportb(Ox21)； outportb(Ox20，0 x20)；|發(fā)EOI食令。 清除中斷 ,32 寫數(shù)據(jù)子程序 void CH375WriteData(unsigned ch

10、ar dat) /*寫數(shù)據(jù)口 */ outportb(PortBaseAddr+0，dat)； DelayuS(1)； 33 讀數(shù)據(jù)子程序 unsigned char CH375ReadData(void) unsigned char d： DelayuS(1)； /*串讀數(shù)據(jù)口* d=inportb(PortBaseAddr+0)； return(d)； ,34 主程序 int main(int argc，char argyl1) f0 ；)等待 ，軟件進入主循環(huán)，處理突發(fā)事件 while(kbhit0)ch=getch0； if(ch=27)break； if(ch=59)，向PC機發(fā)送數(shù)

11、據(jù) if(ch=60)5中斷特征數(shù)據(jù)l readbufUSB0；，讀USB接口緩沖區(qū)數(shù)據(jù) ,4 上位機中的程序設(shè)計,因為CH375的動態(tài)鏈接庫DLL提供了許多API接口函數(shù)，所以應(yīng)用程序只需通過幾條簡單的文件操作API函數(shù)，就可以實現(xiàn)與下位機的通信。又因CH375的動態(tài)鏈接庫DLL提供了偽中斷服務(wù)(實際的中斷服務(wù)仍然是在驅(qū)動程序庫完成的只是在完成后向DLL發(fā)個通知再由DLL再調(diào)用偽中斷服務(wù)子程序)基于此系統(tǒng)采用偽中斷服務(wù)來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的上傳這不僅縮短了系統(tǒng)的開發(fā)周期而且很好地滿足了下位機的實時性要求。,隨著嵌入式計算機在醫(yī)療設(shè)備中的廣泛應(yīng)用以及USB通訊 技術(shù)的高速發(fā)展本文通過USB總線接口芯片C

12、H375、PC主機以偽中斷方式發(fā)起上傳數(shù)據(jù)流，以下傳API發(fā)起下傳數(shù)據(jù)流的通訊方式并利用一系列的API接口函數(shù)，成功實現(xiàn)了上位機(PC)與下位機(PC104)之間的USB通訊。經(jīng)測試系統(tǒng)能準確地收發(fā)數(shù)據(jù)，通訊穩(wěn)定可靠,5結(jié)論,從醫(yī)療儀器行業(yè)來看，除了新的傳感檢測技術(shù)不斷運用推廣之外，對所采集信息的分析、存儲和顯示也提出了更高的目標。這就要求現(xiàn)代的醫(yī)療儀器具備更強大的計算和存儲能力，更穩(wěn)定可靠的性能。另外，醫(yī)療儀器作為一個特殊的行業(yè)，又要求設(shè)備能夠達到更高級別的環(huán)保要求。如何進一步的智能化、專業(yè)化、小型化，同時做到低功耗、零污染，將會是一個無止境的追求過程。,6.嵌入式軟件應(yīng)用于醫(yī)療的熱潮已悄然來臨,醫(yī)療電子市場是一個穩(wěn)定的市場，它不像消費類電子產(chǎn)品那樣容易形成泡沫并快速破滅，雖然該產(chǎn)業(yè)的投資回報期較長，但它可能為參與者提供比其它商業(yè)領(lǐng)域更穩(wěn)定和更持久的回報。,可以預(yù)計在未來的幾年中，嵌入式軟件產(chǎn)品在醫(yī)療電子領(lǐng)域?qū)⒂酗w速的發(fā)