新型便攜式心電監(jiān)測儀的軟硬件設(shè)計(jì)

四、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)主要包括嵌入式操作系統(tǒng)uClinux在S3C44B0X上的移植，心電數(shù)據(jù)的采集和存儲(chǔ)，基于S3C44B0X的嵌入式GUI的實(shí)現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)等。

4.1、嵌入式uClinux操作系統(tǒng)在S3C44B0X上的移植

uClinux是專門針對(duì)無MMU(Memory Management Unit 內(nèi)存管理單元)的處理器而設(shè)計(jì)的一種免費(fèi)開放源代碼的操作系統(tǒng)。支持多任務(wù)，采取模塊化設(shè)計(jì)。系統(tǒng)移植可分為bootloader和內(nèi)核的移植兩大部分。

Bootloader從本質(zhì)上講它不屬于系統(tǒng)內(nèi)核，在CPU上電啟動(dòng)后即開始運(yùn)行，創(chuàng)立初始化環(huán)境和引導(dǎo)內(nèi)核。這部分代碼用匯編語言編寫，主要完成硬件初始化，對(duì)系統(tǒng)的存儲(chǔ)映射（memory map）進(jìn)行初始化設(shè)置等操作，同時(shí)改變PC值，使得CPU開始從SDRM執(zhí)行操作系統(tǒng)的內(nèi)核。

內(nèi)核移植時(shí)首先RedHat Linux環(huán)境下下載源代碼文件包建立交叉編譯環(huán)境，接著進(jìn)入uClinux-dist文件夾進(jìn)行內(nèi)核配置，系統(tǒng)配置主要由三部分組成：Makefile、配置文件（config.in）和配置工具（在/script目錄下）。運(yùn)行make menuconfig命令，會(huì)現(xiàn)頂層菜單，選擇硬件系統(tǒng)、內(nèi)核版本和C庫的選擇，我們?cè)谶@里vendors選Samsung的S3C44B0X，內(nèi)核版本為Linux-2.4-x,C庫選uClibc。接著要修改源代碼，對(duì)應(yīng)于各個(gè)硬件的子目錄中，例如在uClinux-dist/linux-2.4-x/drivers/修改或增加驅(qū)動(dòng)程序；保存設(shè)置退出后運(yùn)行再執(zhí)行make dep和make lib_only命令,生成C庫；運(yùn)行make user_only生成應(yīng)用程序；接著運(yùn)行make romfs和make image,生成rom文件系統(tǒng)，拷貝內(nèi)核文件到uClinux-dist/images中；最后運(yùn)行make,生成可供嵌入式系統(tǒng)運(yùn)行的內(nèi)核文件，這時(shí)可以在uClinux-dist/images中出現(xiàn)三個(gè)文件:含“rom”是壓縮內(nèi)核，含“ram”是直接運(yùn)行的內(nèi)核，romfs.img是uClinux的文件系統(tǒng)。“ram”和“rom”文件可以通過超級(jí)終端從PC串口下載到嵌入式系統(tǒng)的內(nèi)存中直接運(yùn)行，這時(shí)超級(jí)終端上也將顯示uClinux的啟動(dòng)信息。

4.2、基于S3C44B0X的嵌入式GUI的實(shí)現(xiàn)

屏幕驅(qū)動(dòng)的程序設(shè)計(jì)主要是PSD（Pointer to Screen Device）的結(jié)構(gòu)指針，指針?biāo)赶虻慕Y(jié)構(gòu)中記錄了有關(guān)的一切屬性，根據(jù)顯示屬性判斷選擇那個(gè)子函數(shù)來提供有關(guān)的顯示函數(shù)。圖形引擎調(diào)用PSD完成矩形，圓形等作圖函數(shù)，這些函數(shù)調(diào)用底層的屏幕驅(qū)動(dòng)基本作圖函數(shù)來完成圖形顯示。

4.3、RTL8019AS驅(qū)動(dòng)程序在uClinux下的實(shí)現(xiàn)

在uClinux中，網(wǎng)絡(luò)接口被看作是一個(gè)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)包的實(shí)體，用一個(gè)net_device的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表示，在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中定義對(duì)網(wǎng)絡(luò)接口的各種操作。程序我們是在uClinux網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)文件的基礎(chǔ)上修改而成，主要修改在/drivers/net下的兩個(gè)文件：ne.c和8390.c，包括芯片的初始化、收包、網(wǎng)絡(luò)注冊(cè)等大部分工作。內(nèi)核在初始化時(shí)會(huì)自動(dòng)調(diào)用函數(shù)ne_probe()，讀取RTL8019AS標(biāo)識(shí)寄存器，檢測設(shè)備是否存在以決定是否啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)程序，配置和初始化硬件，然后初始化net_device結(jié)構(gòu)中的變量，再調(diào)用Rtl8019as_init()對(duì)RTL8019AS做寄存器的相關(guān)設(shè)置，最后根據(jù)starp的值來啟動(dòng)和關(guān)閉RTL8019AS。

五、結(jié)束語

針對(duì)心電信號(hào)ECG極其微弱和極易受到外界干擾的特點(diǎn)，本文的創(chuàng)新點(diǎn)為采用具有低漂移、共模抑制比的儀表放大器AD620對(duì)信號(hào)進(jìn)行初級(jí)放大，并設(shè)計(jì)右腿驅(qū)動(dòng)電路以增強(qiáng)信號(hào)的抗干擾能力； LCD的引入給人直觀的印象和常識(shí)性的判斷；采集到的數(shù)據(jù)可通過以太網(wǎng)實(shí)時(shí)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心，供專家分析和診斷；嵌入式uClinux的引入保證了系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠的運(yùn)行；小型化的設(shè)計(jì)，更有利于患者的攜帶。隨著心血管疾病的發(fā)病率不斷地逐年上升，這種便攜式心電監(jiān)護(hù)儀具有很高的應(yīng)用價(jià)值和良好的市場前景。

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