1 体系的组成及功用
依据WPAN的脉息血氧饱和度检测仪的体系结构如图1所示。
检测仪移动收集终端的功用:检测人体的血氧饱和度、脉息和脉息强度,并经过WPAN通讯模块将数据传送给检测体系主站。检测仪移动收集终端分为检测探头、血氧饱和度监测模块、电源和WPAN通讯模块等部分。检 测探头和血氧饱和度检测模块为外购的OEM模块,是美国BCI公司的产品,它运用光电法和比尔定理,然后完结无创检测。检测仪移动收集终端还支撑一种独立作业方法,这种作业方法合适于接连非实时作业的状况。
检测仪主站的功用:经过WPAN接口接纳并存储检测仪移动收集终端宣布的信息;按操作者的指令在显现屏上显现移动终端传来的实时信息或历史数据;当检测参数超出门限值时宣布报警信号;可依据需求经过快速以太网接口与后台的支撑办理体系通讯,以完结更杂乱的办理功用。一个检测仪主站可衔接多个检测仪移动收集终端,不只增加了运用的便利性,并且进步了主站的运用率并降低了体系的运用本钱。除检测探头和血氧饱和度检测模块外,体系其余部分悉数为自行规划,下面别离予以介绍。
2 检测仪移动收集终端的规划与完结
检测仪移动收集终端WPAN通讯模块的功用:经WPAN通讯模块接纳检测仪主站的指令,对指令解析后经过RS2232接口向血氧饱和度检测模块宣布操控指令;接纳血氧饱和度监测模块的收集数据和反应操控信息,经预处理和打包后经WPAN通讯模块发送给检测仪主站。
2.1 检测仪移动收集终端通讯模块硬件规划
检测仪移动收集终端WPAN通讯模块的硬件组成如图2所示。
(1)MCU部分功用和完结
MCU部分是WPAN通讯模块的中心,完结通讯模块各组成部分的操控、和谐和数据的加工。详细功用:经过RS232接口与血氧饱和度检测模块通讯,完结对它的操控和装备,并接纳检测数据;经过SPI接口和状况指示接口完结对RF收发器的装备和检测,并完结发射和接纳的数据交换;经过USART接口与数据存储器衔接,完结数据存储器的读写操作;经过电源检测和状况指示部分,监测电源电压状况,并能经过状况指示发生报警提示。
(2)RF收发器的功用和完结
RF收发器的功用是完结要传输数据的无线收发。详细功用包含:经过SPI接口完结与MCU部分的数据交换,数据内容包含要传输的数据和来自MCU部分的操控和装备信息;依据来自MCU的操控和装备信息调整相关的RF参数;经过状况和指示接口将传输状况反应给MCU;经过天线完结数据的无线发送和接纳;完结WPAN的物理层功用,完结物理层的协议处理。该部分选用Chipcon公司CC2420完结。
(3)数据存储器的功用和完结
数据存储器的功用是缓冲血氧饱和度检测模块的收集数据。数据的缓冲首要运用在无线衔接不可靠的状况。数据存储器在无线衔接不晓畅、无法完结收集数据的及时传送时缓冲积累的数据,以便在数据通路康复时传送这些数据;数据存储器的另一个功用是在移动收集终端离线运用时存储收集数据,这合适对监测目标的长时间非实时的状况盯梢。
数据存储器选用ATMEL公司的新式FLASH芯片AT45DB041完结。当移动收集终端作业在离线状况时,收集数据存储在该存储器中,数据存储可持续时间大于48h,如选用紧缩技能存储数据,数据存储持续时间大于168h。
2.2检测仪移动收集终端的软件完结
检测仪移动终端的软件是依据Webit510操作体系开发的。Webit510具有如下特色:面向8/16位低本钱微操控器;彻底抢占式事情驱动的固定优先级调度程序;支撑256个优先级,相同优先级使命遵从FIFO调度战略;选用信号量机制完结同步或互斥同享;守时器办理支撑一次性和周期性守时;精简、高效的动态内存办理战略;流设备办理;支撑多级目录的文件体系;内置TCP/IP协议栈;支撑运转使命的单步调试。
检测仪移动终端的软件的结构如图3所示。
3 检测仪主站的规划与完结
检测仪主站的首要功用:经WPAN接口与移动收集终端通讯,完结对移动收集终端的操控,并承受来自移动收集终端的收集数据;经过显现器模块以字符或图形方法显现收集的历史数据或实时数据;经过触摸屏以菜单方式完结操控或查询指令的输入;按用户要求完结对历史数据的办理和发掘,存储收集的历史数据并具有历史数据的主动铲除和确定功用;具有快速以太网接口,经过该接口可完结与后台办理体系的衔接。
3.1 检测仪主站的硬件规划
检测仪主站的硬件结构如图4所示。下面别离介绍各首要部分的组成及其功用。
(1)CPU部分的功用和完结
CPU部分完结主站各组成部分的操控、和谐和数据的加工。详细功用:经过体系总线与存储器相连,完结相关数据的加工、处理和存储;经过LCD接口与五颜六色液晶显现器相连,完结信息的显现,以完结人机交互;经过触摸屏接口与触摸屏相连,完结操控指令的输入;经过总线接口与以太网操控器相连,可将检测仪接入后台支撑网络,完结体系信息的集中化办理和与后台办理体系的交融;经过SPI接口和状况指示接口完结对RF收发器的装备和检测,并完结发射和接纳的数据交换,完结与检测仪移动终端的通讯;经过电源和外围电路,完结对体系的供电。
(2)检测仪主站存储器的功用和完结
存储器的功用是存储体系程序和运用程序,存储移动收集终端收集的历史数据并供给程序运转的存储器空间。
(3)快速以太网接口的功用和完结
为完结与后台办理体系的协作,检测仪主站供给一个快速以太网接口。经过该接口,可便利主站与医院的病历办理体系、计费体系、或其他运用单位的后台事务支撑体系的衔接。
(4)人机交互界面的规划
一些专家指出:关于用户,人机界面便是体系自身。因而人机界面在体系中占有重要位置。本体系中,人机界面的硬件部分由彩屏LCD显现器和触摸屏组成,触摸屏用于输入各种操控/查询指令和各种初始数据,LCD显现器用于回来各种指令的操作成果和显现各种监测数据或监测曲线。显现器选用SHARP公司的LQ035Q7DB02[10]完结,该屏为具有配套触摸屏的五颜六色LCD。
(5)WPAN接口
WPAN接口完结检测仪移动终端与检测仪主站的通讯,与检测仪移动终端的RF收发器部分根本相同。
3.2 检测仪主站的软件完结
检测仪主站的软件是依据ARMLinux开发的。自20世纪80年代末以来,连续呈现了一些嵌入式操作体系,但其昂扬的价格令人望而生畏,且源代码的封闭性也大大约束了开发者的积极性。因而,结合国内外详细状况,挑选了ARMLinux操作体系作为开发渠道。检测仪主站的软件结构如图5所示。
ARMLinux内核首要由5个子体系组成:进程调度、内存办理、虚拟文件体系、网络接口和进程间通讯。进程调度操控进程对CPU的拜访;内存办理答应多个进程安全同享主内存区域;虚拟文件体系躲藏了各种硬件的详细细节,为一切的设备供给了一致的接口;网络接口供给了对各种网络规范的存取和各种网络硬件的支撑;进程间通讯(IPC)支撑进程间各种通讯机制。
显现处理模块和触摸屏处理模块共同完结人机交互。显现处理模块完结收集数据的图形或字符显现,并依据用户操作显现各级菜单;触摸屏处理模块与显现处理模块合作完结各种操控或指令信息的输入。
嵌入式数据库完结历史数据的办理、查询和保护等操作。
4 完结成果
依据WPAN的血氧饱和度检测仪的原型机已开发成功并经过测验。
测验成果如下:各参数的丈量精度与所挑选的血氧饱和度监测模块彻底相同;一个检测仪主站最多可一起与64个检测仪移动收集终端通讯,并确保传输和显现的正确性和实时性;无线传输速率为250kb/s;无线传输间隔可达75m(依据运用条件的改动会有所改动)。
测验成果表明,检测仪彻底达到了预期的规划目标,具有宽广的市场前景。
5 定论
依据WPAN的血氧饱和度检测仪的研发,大大扩展了设备的适用范围,在设备的实用性、便利性、可办理性及适用范围等方面有了极大进步;因为一个主站可衔接多个移动收集终端,大大降低了运用本钱。
