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基于ARM的脉象仪系统设计与实现

发布者:亚博网页版登陆 - 网站登陆界面发布时间:2021-08-11浏览者:10737

概要:本文讲解了一种基于ARM微处理器的脉象仪系统,该系统以S3C2410嵌入式芯片作为硬件平台。并且详细分析了基于uClinux嵌入式操作系统的软件设计方法。实践证明该系统有效地提升了临床的精度与效率,具备成本低、可靠性低、操作者非常简单等优点。

1章节  脉象装载有非常丰富的人体健康状况的信息。在中医学中,脉诊治占据十分最重要的方位。由于中医是靠手指提供脉搏信息,在长年的医疗实践中也暴露出一些缺失。

脉诊的定性简化和主观性大大影响了其精度与可行性,沦为中医脉诊治应用于和发展中的制约因素。为了增进脉诊的应用于和发展,必需与现代科技结合,构建更加科学、客观的临床。随着嵌入式技术的飞速发展,我们研制出一种基于ARM920T处理器的新型脉象仪。

它使用一款ARM920T核的高速处理器S3C2410。该新型脉象仪具备成本低,体积小,可靠性低和操作者非常简单等优点,限于于个人和中小医院的脉象临床用途。2系统总体设计思想  按照中医脉诊的理论,从左右手腕的寸、关口、尺三部按有所不同的长短可得知人体五脏六腑的病理变化,仿真中医脉诊治过程,设计中医脉象仪。

脉象仪原理图如图1右图。图1脉象仪原理图  突发事件式传感器是脉象仪广泛使用的一类传感器。某些液体材料受到外力的起到后,其电阻率要发生变化,这种由于形变的起到而使材料电阻率发生变化的现象称作压阻效应。

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半导体应变片测量突发事件的原理是以半导体晶体的压阻效应为基础的。用此应变片做成的传感器称作半导体突发事件式传感器。

传感器结构图如图2右图,上下各一片半导体应变片。图2传感器结构图  突发事件式传感器的基本构成部件还包括:应变片、弹性元件、测量电桥。本文中搭配悬壁梁式压力传感器,应变片使用半导体应变片。

3系统硬件模块设计  3.1嵌入式处理器的自由选择  系统使用了ARM920T作为系统与上位机交流的桥梁。该实验箱如图3右图。图3ARM920T实验箱图  ARM920T有如下几个主要特点:处理器有高性能的RISC构架;大量的内部寄存器让它的继续执行效率十分低,使它沦为实时控制设备的理想自由选择。片上的Flash可在线编程。

  片上资源还包括2个32位定时器;1个A/D输出模块;18个多功能I/O模块;1个CPLD;1个64M的SDRAM;1个4M的Flash;1个64M的NandFlash控制器;还有中断控制器和系统管理器。  处理器使用芯片S3C2410。S3C2410有出众的内核性能,非常丰富的外部模块和低功耗。

在系统中我们中用2种内存,一种SDRAM,一种Flash。  SDRAM具备运营速度快的优点,但是掉电后无法留存数据。所以在系统主要是用来运营操作系统、应用程序和各类数据的内存。

  Flash内存较SDRAM运营速度慢.但掉电后能留存数据。在该系统设计中搭配一种标准化的Flash(SST39VF1601),容量为2MB,主要用作烧结启动代码和控制应用程序,并留存一些系统数据。  3.2A/D切换  A/D切换电路使用MAXIM公司的MAX197,MAX197使用大幅度迫近技术以超过较慢转换和低功耗。

如图4右图。图4MAX197  预处理电路还包括了电流电压互感器、隔绝电路和实时取样电路,可以将信号转换成MAX197相匹配的量值。图4右图的电路使用了内部时钟。

和逻辑输出末端用作启动转换和从器件朗读数据。4系统软件设计  为了符合系统对实时性和安全性的拒绝,系统使用了嵌入式操作系统uClinux。uClinux是针对微掌控领域而设计的linux系统,是在linux的基础上加到了对没内存管理单元的微处理器的反对。

一方面它承继了linux的稳定性优点,另一方面其内核非常精简。因此在嵌入式领域获得广泛应用。  该脉象仪系统的软件主要由三个部分构成,系统软件结构如图5右图,还包括嵌入式linux操作系统,A/D驱动程序和应用程序。图5系统软件结构  4.1嵌入式uClinux的建构  将嵌入式uClinux系统重制到特定的硬件平台上,大体必须已完成创建叉编译器环境,配备编译器uClinux内核,制作根文件系统,iTunes和调试内核四部分的工作。

  4.2A/D驱动程序的设计  在uClinux系统下,驱动程序可以看作uClinux内核与外部设备之间的模块。驱动程序向应用程序屏蔽了硬件构建上的细节。可以用于和操作者文件中完全相同的系统调用接口函数来已完成对硬件设备的关上,重开,读书,写出以及I/O掌控操作者。

  本系统中的A/D驱动程序主要结构还包括:  (1)数据类型定义文件  #defineU32unsignedint  #defineU16unsignedshort  #defineS32int  #defineS16shortint  #defineU8unsignedchar  #defineS8char  #defineTRUE1  #defineFALSE0  #defineERROR0  (2)启动A/D切换文件  voidINT_ADC_Enable(intflag)  {inttemp;//定义临时变量if(flag==FALSE){temp=rINTSUBMSK;temp|=(110);rINTSUBMSK=temp;temp=rINTMSK;temp|=0x80000000;rINTMSK=temp;}else{temp=rINTSUBMSK;temp=0x5ff;rINTSUBMSK=temp;temp=rINTMSK;  temp=~(0x80000000);rINTMSK=temp;}  }  (3)主程序文件  #include2410addr.h//调用S3C2410地址头文件  #includedef.h//调用数据类型头文件  main()  {  clrsrc();//创下操作者  INT_ADC_Enable(intflag);//启动A/D切换    }  4.3应用程序的设计  应用程序是构建系统所须要功能的核心部分,主要是A/D取样分析。该部分主要负责管理对收集到的脉象模拟信号展开数模转换,并根据脉象的时域和频域特征展开分析脉象图的结构。5结束语  本文作者创意点是,与传统的中医脉象仪比起,基于ARM的脉象仪具备高性能,低成本,电路简练可信和扩展性好等优点。

嵌入式uClinux的引进确保了系统平稳和运营的可信。ARM技术将计算机硬件和软件有机的融为一体,它使测试设备形式化,软件设计显得更为灵活性,具备无比的优越性。ARM技术应用于脉象仪具备很高的应用于价值和较好的市场前景,有一点我们深入研究。【亚博网页版登陆】。

本文来源:-www.msqrd2.com