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基于ARM设计的多生理参数嵌入式监护系统

作者:时间:2012-04-18来源:网络

1、引言

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/171595.htm

用来对病人的或生化进行连续、长时间、自动、实时监测,并经分析、处理后实现多类别自动报警、自动记录,并具有对结果的综合判断能力,便于医护人员及时发现病人的病情变化,随时采取必要的护理与急救措施,从而大幅度减少危重病人的死亡率。

国外的人体仪发展趋势是采用移动式技术。在欧洲,借助现在小巧、价低的计算机和无线网络技术,开发各种能穿在身上的监护的研究工作已经开展得非常之好,爱立信、诺基亚和飞利浦等公司都在进行相应的研究开发工作。在国内,目前普遍采用的人体生理监护中,大致可分为三种:1)PC机平台的监护系统,功能强大且完善,但其体积庞大,不便于移动。2)微型和便携式监护仪,大多采用低档单片机实现,功能简单,只能进行信号的采集和显示,不便于医务人员监视。3)采用系统的监护系统,其体积小、可靠性高、功耗低,但大多采用工业用PC104主板,普遍成本比较高。

本文研究的多生理监护系统包括心电(ECG)、呼吸(REST)、无创血压(NIBP)、血氧饱和度(SPO2)、体温五个参数的实时监护。由这些参数的二次数据还可提取心率、心律失常、呼吸率、收缩压、舒张压、平均压及脉率等参数;可以较全面地评估循环系统和呼吸系统的功能。由于系统设备通常具有体积小、功耗低、功能集中、网络功能强大和稳定性好等优点,因此作者所在课题组利用研制了一种生理参数监护系统,以满足多生理参数监护系统不断发展的要求。

2、嵌入式多生理参数监护系统的构建

68.jpg

为搭建更加理想的嵌入式控制系统,综合考虑了本监护系统的实际应用,采用嵌入式Linux控制系统作为主控系统,图1是系统整体结构图,系统在9的硬件平台上搭建了一个嵌入式Linux系统,其中Linux内核采用的是2.4.18稳定内核。

2.1定制Linux系统

依据所选择的CPU类型即ARM9,以公开的嵌入式Linux源代码为基础,根据的嵌入式目标板情况编写相应的Bootloader程序(启动装载程序)。然后根据标准Linux裁剪出适合的内核和文件系统,采用的嵌入式Linux在其内核内部实现了TCP/IP和相应的驱动,并裁剪掉了不需要的模块,在Redhat9.0的宿主机上对Bootloader和2.4.18版本的Linux内核进行交叉编译[5]。再对其文件系统进行精简,将Bootloader程序、内核和文件系统固化到目标板的Flash(闪存)中,便定制好了合适的嵌入式Linux系统。

2.2嵌入式多生理参数监护系统的硬件构成

如图2所示为嵌入式多生理参数监护系统的硬件结构图,主控制模块采用的是ARM体系的处理器,即是Samsung公司的 S3C2410芯片,该芯片采用ARM920T微处理器作为控制器内核。硬件各种接口以及扩展,都是可定制的[1]。本系统是专用于人体生理参数的监护,故接口主要考虑各种人体生理参数的传感器。由于系统中的各生理参数监护模块,都采用了OEM模块,这些模块采用单一的串口通讯,通过串口/USB口转换模块,就可以通过USB接口接入主控系统中。

3、核心功能的实现

系统的核心功能是要实现对各心理参数的实时监护,同时能及时计算和分析数据,并能准确快速地发现超标的数据,实现超标报警功能。其中超标报警接口和可扩展的接口还需要编写相应的驱动程序。

3.1驱动程序的编写与调试

超标报警接口以及可扩展的接口,都应编写相应的驱动程序,其中超标报警接口的驱动程序的基本流程如下:

1)定义主设备号; 2)驱动初始化(或者是模块的初始化); 3)实现文件操作,定义file_operations结构; 4)实现中断服务(不是必须的);5)编译该驱动到内核(或用insmod命令加载);6)测试设备。

超标报警接口作为外接的一个设备,先定义以下设备号,

#difine DEVICE_NAME “alarms” /*定义alarm设备的名字*/

#difine ALARM_MAJOR 254 /*定义alarm设备的主设备号*/

linux操作系统文章专题:linux操作系统详解(linux不再难懂)

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