【正文】 束；②直接以包長度來表示。比如可以用第一個字節(jié)表示包總長度，如果覺得這樣的話包比較小，也可以用兩個字節(jié)表示包長度。本文中同時采用了這兩種方式：采用“YSECG”標志包的開始，在報文頭部節(jié)區(qū)中有兩個字節(jié)來表示包數(shù)據(jù)節(jié)區(qū)的長度。我們所定義的心電數(shù)據(jù)包分為頭部節(jié)區(qū)和數(shù)據(jù)節(jié)區(qū)兩部分，頭部節(jié)區(qū)共長27Bytes,包含了 7 個字段，格式如圖 所示。數(shù)據(jù)節(jié)區(qū)為長度為 length 的心電數(shù)據(jù)。魔幻數(shù)(magic number)：內(nèi)容為 5 Bytes 長度的字符串 ‘YSECG’，用于識別數(shù)據(jù)流中的心電數(shù)據(jù)包。病人 id：10 Bytes 長度，標識數(shù)據(jù)包中 ECG 數(shù)據(jù)所屬的病人 id 號。心電數(shù)據(jù)包類型(type)：1 Byte 長度，用以標識心電數(shù)據(jù)包是實時監(jiān)護數(shù)據(jù) (Y)還是歷史心電數(shù)據(jù)(N) 。圖 心電數(shù)據(jù)包頭部節(jié)區(qū)報文格式數(shù)據(jù)節(jié)區(qū)長度（length）：2Bytes 長度，說明心電數(shù)據(jù)包中數(shù)據(jù)節(jié)區(qū)的長度，單位為 Byte。數(shù)據(jù)節(jié)區(qū)長度最大不超過 65535Bytes。導聯(lián)數(shù)（nosig）：1Bytes 長度，可為 3 或者 12。數(shù)據(jù)流水號（serial number）：4Bytes 長度。無論是實時監(jiān)護還是歷史數(shù)據(jù)下載，第一個心電數(shù)據(jù)包的流水號編為零，然后依次遞增。心電數(shù)據(jù)由醫(yī)院心電信息中心打包后發(fā)出，PDA 心電遠程監(jiān)護軟件在數(shù)據(jù)接收線程中完成心電數(shù)據(jù)包的接收與解包，流程如圖 所示。2） 數(shù)據(jù)發(fā)送速度數(shù)據(jù)的發(fā)送速率是指心電服務中心通過 InterCDMA 無線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡發(fā)送的數(shù)據(jù)速率。對于實時監(jiān)控，我們希望 PDA 與心電服務中心盡量同步。我們移動終端的數(shù)據(jù)采集頻率為 400HZ，AD 轉(zhuǎn)換位數(shù) 8 位，每秒鐘的數(shù)據(jù)量為：4008＝ 3200 (bit)，因此實時監(jiān)護時速率為 。如果同時監(jiān)護三位病人，每秒鐘需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量為 。CDMA 1X 理論帶寬可達 300kb/s，目前的實際長春理工大學畢業(yè)論文21應用帶寬大約在 100kb/s 左右（雙向?qū)ΨQ傳輸） ，是完全可以滿足這樣的傳輸要求的。在實際發(fā)送時，考慮到 PDA 的數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)顯示要求，以及 TCP/IP 包的傳輸效率，我們每隔 500ms 發(fā)送一次數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量為 500ms 內(nèi)的采樣數(shù)據(jù)200Bytes，即每個 IP 包大小為 200 多 Bytes。如果 IP 包太小，發(fā)送太頻繁，PDA 的接收也太頻繁，會消耗處理器資源；并且，實際數(shù)據(jù)過小的 IP 包，加上心電數(shù)據(jù)頭部節(jié)區(qū)，包的傳輸效率就會很低。如果 IP 包過大，接收延遲會比較大。而對于歷史心電數(shù)據(jù)下載，我們希望能夠數(shù)據(jù)在盡量短的時間內(nèi)下載完，因此，采用的策略是：一旦發(fā)現(xiàn)發(fā)送 socket 的發(fā)送緩沖區(qū)有空余，就用 send（）函數(shù)將其填滿。這樣可以保證數(shù)據(jù)發(fā)送速度是現(xiàn)有處理器、網(wǎng)絡狀況可接受的范圍內(nèi)最快的。IP 包的大小采用較大的 800Bytes，以提高包的傳輸效率。3）阻塞處理在實際測試過程中，發(fā)現(xiàn)在 ecg 數(shù)據(jù)的傳輸過程中，會出現(xiàn)阻塞現(xiàn)象，而且長時間不能恢復。究其原因，一般來說擁塞可由以下原因引起：存儲空間不足；傳輸過程本身的問題；處理器速度能力弱，處理速度慢等。第一種原因可以被排除；而第三種原因，我們在測試中發(fā)現(xiàn)，對于一個 200 個字節(jié)的心電數(shù)據(jù)包，PDA 對其進行相關處理大概要耗費 22~28ms 的時間。而以采樣頻率為 400HZ 計，每兩個包的發(fā)送間隔時間為 500ms。因此，這種原因也可以排除；由此我們推測，擁塞是由傳輸過程本身引起。TCP/IP 的超時重傳機制保證了較好的安全性與可靠性，但也帶來了較大的系統(tǒng)開銷。擁塞一旦發(fā)生，往往會不斷加重，形成一個惡性循環(huán)。如果路由器沒有空余的緩存，那么它就必須丟棄新到的數(shù)據(jù)包。當數(shù)據(jù)包被丟棄時，源端會因超時而重傳該包。由于沒有得到確認，源端只能保留數(shù)據(jù)包，結(jié)果緩存會進一步消耗，并加重擁塞。如 節(jié)中所述，TCP/IP 協(xié)議所采用的一種和式增加積式減少的基于窗口的端到端擁塞控制機制，當網(wǎng)絡狀況較差時，擁塞窗口持續(xù)地指數(shù)式減少，而增大很緩慢。在測試中也證明了這一點，當持續(xù)一段時間收不到心電數(shù)據(jù)時，通訊便好像停滯了一般，很長時間都無法恢復。長春理工大學畢業(yè)論文22圖 數(shù)據(jù)接收線程流程圖對于應用層協(xié)議來說，TCP/IP 的擁塞控制機制是無法修改的（而且它已經(jīng)被證明是目前的擁塞控制機制中很精巧的一種了） 。經(jīng)過測試和思考，我們制定的應用層的擁塞處理辦法（見圖 ）：當心電信息中心發(fā)現(xiàn)很多次發(fā)送數(shù)據(jù)都失敗后（比如說六十次） ，發(fā)信息通知 PDA 端；PDA 端關閉連接 socket，切斷通訊連接，并通知心電信息中心已經(jīng)做好重新連接的準備；心電信息中心重新發(fā)起連接請求；連接重新建立，繼續(xù)心電數(shù)據(jù)的傳輸。通過這種方法，使得通信過程可以從擁塞避免階段脫離出來，重新進入慢啟動階段，在這一階段擁塞窗口是指數(shù)增長而不是緩慢的線性增長。這一策略在實際測試中被證明效果良好。長春理工大學畢業(yè)論文23圖 阻塞處理流程圖 Socket 編程實現(xiàn) TCP/IP 通信TCP/IP 協(xié)議的核心部分是傳輸層協(xié)議(TCP 、UDP)，網(wǎng)絡層協(xié)議(IP)和物理接口層，這三層通常是在操作系統(tǒng)內(nèi)核中實現(xiàn)，用戶一般不涉及[17]。編程時，編程界面有兩種形式：一、由內(nèi)核心直接提供的系統(tǒng)調(diào)用；二、使用以庫函數(shù)方式提供的各種函數(shù)。前者為核內(nèi)實現(xiàn)，后者為核外實現(xiàn)。用戶服務要通過核外的應用程序才能實現(xiàn)，所以要使用套接字(socket)來實現(xiàn)。所謂的 Socket 是應用層與TCP/IP 協(xié)議族通信的中間軟件抽象層，它是一組接口。在設計模式中，Socket 其實就是一個門面模式，它把復雜的 TCP/IP 協(xié)議族隱藏在 Socket 接口后面，讓Socket 去組織數(shù)據(jù)，以符合指定的協(xié)議。這種模式大大減少了程序設計人員的工作量。Socket 與 TCP/IP、應用協(xié)議層之間的關系如圖 所示：長春理工大學畢業(yè)論文24圖 TCP/IP 協(xié)議、Socket、應用程序間的關系Socket 有五種不同的類型，其中最常用的是流式套接字(stream socket)和數(shù)據(jù)報套接字。流式套接字使用 TCP 協(xié)議，提供了雙向、有序的、無重復的以及無記錄邊界的數(shù)據(jù)流服務，適合處理大量數(shù)據(jù)。它是面向聯(lián)結(jié)的，必須建立數(shù)據(jù)傳輸鏈路，同時還必須對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行驗證，確保數(shù)據(jù)的準確性。因此，系統(tǒng)開銷較大； 數(shù)據(jù)報套接字使用 UDP 協(xié)議，也支持雙向的數(shù)據(jù)流，但不保證傳輸數(shù)據(jù)的準確性，但保留了記錄邊界。由于數(shù)據(jù)報套接字是無聯(lián)接的，例如廣播時的聯(lián)接，所以并不保證接收端是否正在偵聽。數(shù)據(jù)報套接字傳輸效率比較高。在本文中，保證心電數(shù)據(jù)的完整性非常重要，心電波形關鍵片段的遺失將會嚴重影響醫(yī)生的判斷，因此選用了流式套接字（也就是面向連接的套接字） 。 Socket 通信流程在 TCP/IP 網(wǎng)絡應用中，通信的兩個進程間相互作用的主要模式是客戶/服務器模式（Client/Server model） ，服務端偵聽客戶端的連接請求，一旦客戶端發(fā)出連接請求，服務程序就為每個客戶提供服務，比如創(chuàng)建數(shù)據(jù)處理線程。Client/Server 模式的 Socket 通信簡要流程如圖 長春理工大學畢業(yè)論文25圖 面向連接的套接字通訊流程圖 Socket 通信的多線程實現(xiàn)為了避免阻塞，提高通信性能，socket 通信往往通過多個線程來實現(xiàn)。以本文中的心電數(shù)據(jù)傳輸為例，PDA 端需要每隔一段時間就去偵聽是否有連接請求，如果通過主線程中的循環(huán)來實現(xiàn)，勢必造成主線程的阻塞，因此專門建立一個偵聽線程是有必要的（也可以用異步 select 模式來實現(xiàn)，但 Windows CE并不支持這一模式） ；每一個連接請求被允許（即一個新的連接被建立時） ，也必須建立一個新線程來管理這一連接，接收 ecg 數(shù)據(jù)包并通知主線程；由主線程來完成對接收到的心電信息的處理，如圖 。長春理工大學畢業(yè)論文26圖 Socket 通訊的多線程實現(xiàn)對于多線程程序設計來說，線程間的同步與異步控制是不可回避的工作，也是成敗的關鍵。線程同步是指線程之間所具有的一種制約關系，一個線程的執(zhí)行依賴另一個線程的消息，當它沒有得到另一個線程的消息時應等待，直到消息到達時才被喚醒；線程互斥是指對于共享的資源在各線程訪問時的排它性。當有若干個線程都要使用某一共享資源時，任何時刻最多只允許一個線程去使用，其它要使用該資源的線程必須等待，直到占用資源者釋放該資源。在實際程序設計中，要盡量減少線程間共享資源，以減少線程互斥控制的復雜度，同時也減少線程等待資源的時間?；谶@一考慮，將 ecg 數(shù)據(jù)的實時濾波工作放在主線程中完成，這樣放置心電數(shù)據(jù)的環(huán)形緩沖區(qū) m_loop_rev_buf、m_loop_ana_buf 成為主線程的獨享資源，而不需被主線程和數(shù)據(jù)接收線程分享。長春理工大學畢業(yè)論文27結(jié) 論本文結(jié)合實際項目講述了 PDA 遠程心電監(jiān)護軟件系統(tǒng)的開發(fā)過程，從需求分析方案，系統(tǒng)總體和功能模塊設計，各種算法的實現(xiàn)都做了較詳細的敘述。論文首先介紹了 PDA 遠程心電監(jiān)護軟件系統(tǒng)的功能需求和總體框架，然后介紹了系統(tǒng)的通信模塊和通信協(xié)議，包括自行設計的應用層 PDA心電信息中心數(shù)據(jù)網(wǎng)絡傳輸控制協(xié)議。接著論文分章講述了心電信號檢測的電路設計和單片機數(shù)據(jù)的采集。本系統(tǒng)的技術關鍵或創(chuàng)新之處只要是選用超低功耗 8 位單片機 AT89C52，作為心電監(jiān)護儀的 MCU。該單片機具有功耗低、體積小等特點。外部 I/0 端口 32 個。在大容量數(shù)據(jù)存貯器上，我們選用低功耗大容量的 Flash 存貯芯片 DA28F640，另外，考慮到閃速存儲器的壽命問題，因此擴展了一片 6264 作為數(shù)據(jù)緩沖器。另外選用了一個 12 位 A /D 轉(zhuǎn)換器來完成數(shù)據(jù)的采集工作。長春理工大學畢業(yè)論文28參考文獻 [1] .[2] , 15(4): [3] .[4] ，1996 年第 22 卷第1 期.[5] ，1992.[6] 周洪建等 .，2022 年第 6 期.[7] ，1992,2.[8] ，1998.[9] :人民軍醫(yī)出版社，2022.[10] OPA131 General Purpose FET_INPUT OPERATIONAL AMPLIFIERS.[11] INA128 Precision, Low Power INSTRUMENTATION AMOLIFIERS.[12〕康華光 .電子技術基礎一模擬部分(第四版)..[13] 陳惠開. .[14] 張和君 .基于 GPRS/Inter 的遠程心電系統(tǒng)的設計與實現(xiàn):[ 碩士學位論文] .北京：清華大學，2022.[15] ，1997 年，16卷.[16] 陳粵初. ，1998.[17] nthony Programming for Microsoft Windows. 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