本文設(shè)計了一個具有數(shù)字化、信息化特征的心電信號處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)以 32 位高速 ARM 處理器為硬件平臺，以實時操作系統(tǒng)作為軟件平臺，對硬件系統(tǒng)的資源進(jìn)行了調(diào)度和分配，達(dá)到了對心電信號進(jìn)行實時處理的效果，并且實現(xiàn)了對心電信號的實時顯示、實時存儲等功能。
據(jù)統(tǒng)計，我國目前有縣及縣級以上醫(yī)院1.3萬家，醫(yī)療機械總數(shù)達(dá)17.5萬臺，加上一些專業(yè)心臟疾病治療機構(gòu)，我國目前每年心臟疾病的門診量約在一千萬人次以上。根據(jù)國家衛(wèi)生部《全國衛(wèi)生信息化發(fā)展規(guī)劃綱要》的目標(biāo)，在2010年要基本實現(xiàn)醫(yī)院的數(shù)字化和信息化。所以未來醫(yī)療器械市場對新型醫(yī)療設(shè)備的市場空間巨大，特別是擁有數(shù)字化和信息化特征的心電信號處理系統(tǒng)具有廣闊的應(yīng)用前景和實用價值。本文就是介紹的一種基于ARM的心電信號處理系統(tǒng)設(shè)計。
系統(tǒng)總體設(shè)計
本文所介紹的系統(tǒng)的主要功能是對心電信號進(jìn)行實時的處理和傳輸，系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。
圖1 系統(tǒng)原理框圖
心電信號通過電極提取進(jìn)入模擬處理模塊，在模擬處理部分經(jīng)過放大和濾波處理后，提高了信號的強度和信噪比。信號經(jīng)過量化后轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，進(jìn)入數(shù)字處理模塊，在以ARM處理器為核心的數(shù)字處理模塊中，心電信號被保存在一個緩沖區(qū)中，經(jīng)過實時操作系統(tǒng)的調(diào)度后，通過USB通道傳遞到PC上，PC的軟件模塊包含了對USB通道數(shù)據(jù)的接收和對心電信號的處理，經(jīng)過處理后的心電信號進(jìn)一步提高了信噪比，并顯示在屏幕上，從而達(dá)到協(xié)助醫(yī)生診斷心臟疾病的目的。
1 S3C44B0X處理器
S3 C44B0X微處理器是Samsung公司專為便攜式設(shè)備提供的高性能和高性價比的微控制器解決方案，使用32位的低功耗RISC內(nèi)核ARM7TDMI，采用0.25μm CMOS工藝制造，支持新型總線結(jié)構(gòu)SAMBAII(Samsung ARM CPU embedded Microcontroller Bus Architecture)。同時，S3C44B0X在ARM7TDMI核的基礎(chǔ)上，擴展了一系列通用外圍器件，使系統(tǒng)成本及外圍器件數(shù)口降至最低，這些功能部件可以分為CPU單元、系統(tǒng)時鐘管理單元、存儲單元和系統(tǒng)功能接口單元。
片上集成的主要功能有：在ARM7TDMl基礎(chǔ)上增加8KB的Cache;外部擴充存儲器控制器(FP/EDO/SDRAM控制，片選邏輯);LCD控制器最大支持256色的DSTN，并帶有1個LCD專用DMA通道;2個通用DMA通道、2個帶外部請求引腳的DMA通道;2個帶有握手協(xié)議的DART： 1個SIO;1個I2C總線控制器;5個PWM定時器及1個內(nèi)部定時器;看門狗定時器;71個通用可編程I/O口，8個外部中斷源;功耗控制模式有正常、低、休眠和停止;8路10位ADC;具有日歷功能的RTC(實時時鐘);PLL時鐘發(fā)生器。
2 實時操作系統(tǒng)μC/OS-II
μC/OS-II是一個完整的、多移植、可固化、可裁剪的占先式實時多任務(wù)內(nèi)核。μC/OS-II是用ANSI的C語言編寫的，包含一小部分匯編語言代碼，使之可供不同架構(gòu)的微處理器使用。至今，從8位到64位，μC/OS-II已在超過40種不同架構(gòu)的微處理器上運行。世界上已經(jīng)有很多領(lǐng)域都使用了 μC/OS-II。
μC/OS-II是一個“實時內(nèi)核”，使用這個內(nèi)核可以使得應(yīng)用程序的設(shè)計和擴展變得容易，而且不需要大的改動就可以增加新的功能。通過將應(yīng)用程序分割成若干個獨立的任務(wù)，RTOS使得應(yīng)用程序的設(shè)計過程大大簡化。
