使用ARM9的心電除顫模擬發(fā)生系統(tǒng)設計

1、使用arm9的心電除顫模擬發(fā)生系統(tǒng)設計 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

2、原理以及監(jiān)護儀的信號合成原理研制的，嚴格根據醫(yī)學的相關規(guī)定，產生的波形達到醫(yī)學教學的目的。在相關病態(tài)心電圖的關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)的預設置，舉行相應的波形變換。系統(tǒng)可以用于醫(yī)療培訓機構的培訓工具，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i/o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，還可以產生周期為1 s，脈寬為100 ms，幅度為1 mv的

3、方波。便于對監(jiān)護儀舉行校準，信號均采納三導聯的同步信號輸出。1 系統(tǒng)結構和設計計劃系統(tǒng)主要包括arm9中心處理單元、高壓除顫信號采集模塊、d/a轉換模塊，與監(jiān)護儀信號匹配模塊以及心電波形和數據的提取，應用程序的設計等幾個部分。本系統(tǒng)采納arm9嵌入式開發(fā)平臺，以下是arm9處理器的主要結構及其特點。(1)32 b定點risc處理器，改進型arm/thumb代碼交織，增加性乘法器設計，支持實時(real-time)調試;(2)片內命令和數據sram，而且命令和數據的存儲器容量可調;(3)片內命令和數據高速緩沖器(cache)容量從4 kbl mb：(4)設置庇護單元(protoction uni

4、t)，十分適合嵌入式應用中對存儲器舉行分段和庇護;(5)采納amba ahb接口，為外設提供統(tǒng)一的地址和數據總線;(6)支持外部協(xié)處理器，命令和數據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據。心電除顫模擬發(fā)生系統(tǒng)總體設計計劃，1所示。2 系統(tǒng)硬件部分設計該部分主要分為arm9硬件平臺、d/a轉換、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d/a轉換把波形數據轉換為模擬量舉行輸出。當接收到高壓采集信號后，處理器就會轉換輸出另一種心

5、電波形圖。2.1 d/a轉換和衰減網絡該部分是系統(tǒng)的核心，為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定和ecg信號的要求，d/a轉換芯片采納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提供的數據舉行變換，輸出部分采納4階巴特沃斯濾波，輸出的波形經衰減后得到所要求的心電信號，經有源濾波后輸出波形的峰值可達到10 v，通過電阻分壓網絡得到05 mv的輸出范圍?？紤]到要采納三路d/a，假如每一路獨占8個i/o端口，再加上若干控制端口，處理器提供的i/o端口數遠不能滿足要求，所以方案采納共用數據端口，外接i/o口片選的方式來實現，這樣可以節(jié)省16個i/o口，也滿足了信號輸出同步性的要

6、求。2.2 高壓信號采集電路設計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i/o口中，起到庇護處理器的作用。3 軟件設計系統(tǒng)的硬件為基本功能和擴展功能的實現奠定了牢固的基礎，軟件系統(tǒng)的設計就是要充分利用硬件平臺的資源，實現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：接口驅動程序的修改和完美;應用層軟件的開發(fā)。應用層

7、的程序所有用c+開發(fā)完成的。圖4是囫圇系統(tǒng)的軟件模塊結構圖。3.1 d/a驅動程序和高壓信號采集驅動部分設備驅動程序是操作系統(tǒng)內核和機器硬件之間的接口。設備驅動程序為應用程序屏蔽了硬件的詳情，這樣在應用程序看來，硬件設備只是一個設備文件，應用程序可以像操作一般文件一樣對硬件設備舉行操作，以往在開發(fā)應用程序時都有一個main函數作為程序的入口點，而在驅動開發(fā)時卻沒有main函數，模塊在調用insmod指令時被加載，此時的入口點是init module函數，通常在該函數中完成沒備的注冊。同樣，模塊在調用rmmod函數時被卸載，此時的入口點是cleanup module函數，在該函數中完成設備的卸載

8、。在設備完成注冊加載之后，用戶的應用程序就可以對該設備舉行一定的操作，如read，write等，而驅動程序就是用于實現這些操作，在用戶應用程序調用相應入口函數時執(zhí)行相關的操作，init roodule入口點函數則不需要完成其他如read，write之類功能。驅動程序主要函數如下：3.2 系統(tǒng)應用程序設計與實現該系統(tǒng)的應用程序是基于qt/embedded設計的，目前用法的嵌入式gui系統(tǒng)存在microwindows，minigui，qt/embedded，qt/embedded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)。qt/embedded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和用戶按鍵控制的實現，波形顯示采納qt的函數類庫qpainter，因為波形界面顯示兩路心電波形，會產生延遲效果，所以引入了多線程機制協(xié)調，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用qt辦法。4 結語本系統(tǒng)設計采納三星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)并結合外圍的d/a轉換部分、與監(jiān)護儀匹配網絡