基于J2ME的脉搏波测量系统设计

3 系统软件设计
整体系统软件设计包括单片机端的输入信号采样滤波和蓝牙程序、手机端的J2ME蓝牙客户端程序设计两大部分。
3．1 单片机端滤波设计
由于人体呼吸、电极移动会产生脉搏信号中的基线漂移干扰，频率较低，一般在0．7 Hz以下，属于低频干扰，为了获取较好的效果必须尽量消除其影响。人体脉搏波信号为准周期的时间序列，在不同周期的同一相位，其脉搏波的幅值近似不变。如果局部脉搏波在某一时刻发生突变，则这一时刻其幅度必不等于其临近脉搏波同一相位幅度，根据这一思路，中值滤波的方法处理效果比较好。中值滤波法能有效克服因偶然因素引起的波动干扰，对温度、液位变化缓慢的被测参数有良好的滤波效果，因此首先采用中值滤波法尽量消除突发扰动。其基本方法是连续采样N次(N取奇数)，把N次采样值按大小排列然后取中间值为本次有效值。
移动平均滤波对快速周期性运动干扰有较强的抵御能力，是对模拟滤波补充的低通滤波器，用于实时检测，只要采样率足够高，就能得翻较为理想的测量结果。因此系统在中值滤波后再加一级移动平均滤波对数据进行二次滤波。
具体算法是：
y(i)=c1y(k)+c2y(k-1)+…+ciy(k-m+1) (1)
式中，y(k)表示第k次采样时刻的滤波输出，各y(i)表示第i次采样时刻的信号输入，括号中的数字i代表第i次采样时刻，c1、c2、…、cm是加权系数。
上式意义是将本次输入数据连同以前共m次的数据进行加权平均。如果各ci值相同且等于1／m时，就成为m项算术平均运算。
3．2 蓝牙设计
蓝牙协议栈提供了一组高层协议和API以完成发现服务和模拟串行I／O，还有一个关于包分割和重组的低层协议以及多路技术协议和质量服务。蓝牙协议栈如图4所示。

应用层(Application)：这一层运行的是蓝牙通信的J2ME通信程序，通过调用蓝牙无线层的API，就可以直接书写相应的通信功能的程序。
蓝牙无线层(JSR-082)：所有开发的API均在该层调用，与下层交互。
服务发现协议层(SDP)：用于在远程蓝牙设备上寻找服务。服务器维护一张服务记录列表，每个服务记录都包含服务器上一个服务的信息，每个服务对应一个服务记录。客户端访问服务器时，首先要获得服务器的访问记录，然后通过服务记录建立连接。
逻辑链接控制器适配层协议(1．2CAP)：为上层协议提供面向连接和无连接的数据服务，并提供多协议功能和分割重组操作，可传输和接收最大长度64 KB的L2CAP数据包。
虚拟串口协议(RFCOMM)：基于L2CAP协议的虚拟串口协议，因为它允许蓝牙设备模拟串口的功能，所以采用它进行数据传输。
对象交换(OBEX)：可以用来传输文件或者交换对象数据，OBEX协议是基于RFCOMM实现的。
主机控制器接口(HCI)层：这一层是主机和控制器之间的接口，其他所有的层都要经过HCI。
3．2．1 单片机蓝牙设计
单片机使用UART接口和蓝牙模块进行通信。HC-05为蓝牙透明传输模块，专为具有异步串口的用户提供快捷蓝牙点对点通讯。用户不需任何协议，就像有线电缆连接一样，只需对串口写入数据，就可以将数据传输到远端用户设备。上电后蓝牙主机模块复位、读蓝牙模块地址、设置状态参数和初始化模块，与远端的手机连接成功后，可以通过UART异步串口与从机通信。这里将HC-05设置为主机模式，经过初始化后提供蓝牙服务，等待手机端蓝牙客户端连接。
3. 2．2 手机端J2ME设计
J2ME(Java2 Platform，Micro Edition)是Sun专门为小型的资源受限的消费性电子设备的应用程序开发所提供新的Java版本，它广泛的使用于移动电话、PDA(个人数字助理以及电视机顶盒等众多小型资源受限设备中。对于J2ME来说，由于其得天独厚的跨平台性与良好的可移植性，使得其在设备繁多、平台异常混乱的手机与PDA市场更显得如鱼得水。