1 导言
跟着我国经济的快速开展、城市化进程的日益加快、人们生活节奏的不断加快，越来越多的人们开端感到自己的健康日薄西山，许多人直至病况突发才理解。据报道，我国绝大多数人都处于亚健康情况。跟着现代电子技术的开展，16/32位CPU的广泛运用，传统的生理信号监护仪的CPU体系也在逐步的由8位CPU向更高位数的处理器开展。跟着监护仪功用的强壮，对数据处理速度的要求越来越高，使得8位CPU的开展受到了约束，16/32位CPU能够在远高于8位CPU的时钟频率下正常作业，数据一次性吞吐量大，处理器的价格却在下降，16/32位CPU开端被广泛运用于生理信号监护仪中。
该监护体系选用了ARM7系列芯片中的LPC2292嵌入式微处理器，首要用来丈量人体的生理参数，如：心电图、血压、血氧饱和度、体温等。因为体系需求收集、处理许多的数据信息，而在CPU上用单使命的软件来处理这些数据信息是很难的，乃至是不可能的。因而在规划中选用可一同处理多使命的μC/OS-Ⅱ操作体系。其供给了安全可靠的操作体系渠道，缩短了开发周期。
2 体系硬件规划
ARM 7系列芯片LPC2292最小体系如图1所示：
图1 ARM 7系列芯片LPC2292最小体系
体系的整体结构框图如图2所示。
图2 体系的整体结构框图
由图2可看出整个体系以ARM 7系列芯片LPC2292为中心，在其外围扩展一些外围电路，然后完结了对人体生理参数：心电、血压、血氧饱和度、体温的安全查看。体系经过心电模块、血压模块、血氧饱和度模块、体温模块收集人体的生理参数、调度电路对这些信号进行滤波和扩大，LPC2292自带的A/D转换器将传输过来的模仿信号转换为数字信号，终究人体的各参数方针经过LCD显现。
2.1 ARM体系模块
ARM体系是这个体系的操控中心，首要完结运算、操控、办理等作业，是体系作业的中心模块。该体系选用的ARM 7系列芯片LPC2292，他是依据一个支撑实时仿真和盯梢的16/32位CPU，并带有256 kb嵌入的高速FLASH存储器。128位宽度的存储器接口和共同的加快结构使2位代码能够在最大时钟速率下运转。对代码规划有严格操控的运用可运用16位Thumb形式将代码规划下降超越30%，而功用的丢失却很小。因为LPC2292的144脚封装、极低的功耗、多个32位守时器、8路10位ADC、2路PWM通道以及多达9个外部中止使他们特别适用于医疗体系、轿车、工业操控运用以及容错维护总线。
2.2 LCD显现模块
LCD显现模块首要完结数据显现、输出数据与显现数据的同步等功用。因为LPC2292中没有液晶操控器的功用模块，假如所挑选的液晶屏内部也没有液晶操控器，那么，要使CPU能够对液晶进行操控，就有必要加规划一个液晶驱动操控电路。因而本体系中挑选自带操控器的液晶屏HLM6323。他是5英寸伪彩液晶屏，像素是320×240点阵，每个点需求RGB三色数据，每种色需求1个字节数据表明。而规划要求需求接连观看图图画，依据规范需求每秒钟25帧图画，那么每秒至少需求传输数据为25×8×320×240=15 360 000位数据，若选用串行传输，则需求4.6 Mb/s的串行传输速度，可是惋惜的是，没有任何一种串行规范传输大于这个速度，因而，必然需求挑选并行的数据传输。
2.3 报警模块
当测得的生理参数，如心电、血压、血氧饱和度、体温超越预设的正常值，则发生报警，提示患者赶忙进行医治或医护人员需进行抢救办法。
2.4 FLASH数据存储器以及USB接口
为了能够确保实时数据的保存，以及提取，然后规划此模块。本体系中挑选NAND08GW3D2系列的存储器芯片。因为该芯片不同存储密度器材引脚共同，因而体系能够在电路不做改动的情况下晋级为高容量存储器材。经过USB设备接口芯片ISP1161A1扩展出一个USB的设备接口。经过该USB接口，能够完结将监护体系记载的数据上传到PC机，PC机也能够经过该接口下载程序到LPC2292处理器的存储器中。
2.5 体系电源
电源规划是一个体系规划中的要害部分，关于整个体系，一个安稳的、具有必定功率的电源和合理的电源办理是必不可少的。本体系有以下几种电源：CPU的内核数字和模仿电源电压+1.8 V，CPU的I/O口数字和模仿电源电压+3.3 V、总线的阻隔电源、LCD的驱动电源、LCD的背光逆变电源、其他外围设备电源电压+5 V等电源。
3 软件规划
本体系的软件规划首要包含ARM的运用程序的开发和μC/OS-Ⅱ操作体系的移植2个根本部分。ARM的运用程序首要包含LCD显现程序、FLASH存储程序、USB通讯程序、键盘扫描程序、A/D程序和报警程序等。μC/OS-Ⅱ操作体系是和谐LPC2292对程序的使命办理和调度。整个体系的软件流程图如图3所示。
图3 整个体系的软件流程图
3.1 LCD驱动软件的规划思维
LCD驱动软件的功用是完结数据终究输出显现，其首要软件流程有数据的收发、LCD上按键的读取、LCD扫描等。数据收发是为了完结数据与CPU、LCD液晶显现器进行数据的传输，CPU经过驱动芯片向LCD运送数据，而LCD要向CPU回来呼应数据等。为了增强人机界面的可读性，在LCD上设置了几个按键，当有按键反应时，应当向CPU宣布相应的呼应，而且能够经过按键对LCD的显现界面设置和对其他体系参数进行设置。LCD的扫描是为了确保显现不呈现显着连续、不呈现花屏现象，在呈现花屏现象时能够进行精确的过错呼应。其间的按键规划没有给每个按键运用硬件中止，因为在本体系中，LCD显现驱动的使命优先级在运用程序中是最高的，按键一致运用一个硬件外部中止，然后用软件对按键进行软件中止组织，确认软件优先级;另一个原因因为按键较多，没有满意的硬件中止设置为按键中止，假如设置为中止扩 展，除了要进行硬件的扩展，还要进行软件扩展，将糟蹋许多资源。
本规划中，LCD的驱动需求编写2个文件，其间一个是C言语文件，另一个是C言语头文件。C言语文件是通讯接口协议文件，需求与其他模块进行数据的交流。而头文件是规划一些LCD根本参数，在体系运转中，这些参数根本不变。
3.2 USB通讯软件的规划思维
本体系规划的USB通讯软件经过中止呼应来完结，这样做的意图是CPU在没有USB设备或许不需求USB设备时，能够进行其他作业，节约CPU和操作体系的资源。其有利于维护CPU。
3.3 FLASH读写操作软件的规划思维
整个程序文件包含芯片的擦除、芯片的写入和读取、数据的效验等几个部分。擦除是为了存储器能够进行重复使用而不替换芯片;芯片的写入和读取是整个文件的中心，担任存储器的数据的写入，在恰当时分要读取数据;效验是为了确保数据的正确，在过错时需求报警。
本规划中，存储器有3个存储器地址进口，一切的数据都需求经过这3个地址进口，因而，有必要确保此3个地址进口在任何时刻都没有与其他地址发生地址穿插的情况。
3.4 μC/OS-Ⅱ操作体系的移植
μC/OS-Ⅱ实时操作体系是一种可移植、可固化、可裁剪及可掠夺型的多使命实时内核(RTOS)，合适运用于各种微处理器和微操控器。其功用足能够比美于各种商用内核，在某些方面体现更佳。一切代码都是选用ANSI的C言语编写，故具有杰出的可移植性。
μC/OS-Ⅱ不像其他实时操作体系，他供给给用户的是一个规范的API函数，程序开发人员使用操作体系供给的API函数进行运用程序的开发。要想在μC/OS-Ⅱ内核上进行运用程序的开发，就需求程序开发人员在实时内核基础上树立自己的实时操作体系。首要，把μC/OS-Ⅱ移植到自己的硬件方针板上，写出相应的驱动程序以及用户图形界面等;在这些接口函数之上，加上用户自己的运用程序，就构成了嵌入式软件。
μC/OS-Ⅱ的移植条件是：处理器C编译器能发生可重入型代码;处理器支撑中止，并能发生守时中止;用C言语能够开、关中止;处理器支撑必定数量的数据存储硬件仓库;处理器有将仓库指针及其他CPU存放内容读出，并保存到仓库或内存中的指令这5个方面的要求。Philips公司LPC2292芯片和ADS1.2的C编译器一同能够满意上述5个条件，因而本规划是完全能够移植操作体系，以进步体系的功用。
μC/OS-Ⅱ软件的体系结构如图4所示：
图4 μC/OS-Ⅱ软件的体系结构
尽管μC/OS-Ⅱ大部分源代码是用C言语写的，可是完结和处理器有关的一些代码时，仍是有必要要用汇编言语来完结的。存放器的读、写只能经过汇编言语的存储和加载指令完结。
移植μC/OS-Ⅱ到一个新的体系结构上需求对如下3个文件进行修正：
(1)c言语头文件OS-CPU.H;
(2)C言语源文件OS-CPU.C;
(3)汇编源文件程序OS-CPU-A.ASM。
4 结 语
该人体生理参数监护体系在依据ARM7微处理器的硬件渠道上完结，选用当时盛行的μC/OS-Ⅱ实时多使命操作体系，能实时检测用户的心电、血压、血氧饱和度和体温，并能对其进行数据剖析，当呈现异常时，能主动报警运用户得到及时救治。该体系可扩展性比较高，可依据需求直接在该体系上进行扩展，使其具有GPS，GPRS，CDMA功用的长途人体生理参数监护仪。
