【導(dǎo)讀】其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻。的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法。律后果由本人承擔(dān)。本人授權(quán)湖南大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入。網(wǎng)絡(luò)化，為遠程醫(yī)療監(jiān)護的研究奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。護人員及時溝通、促進病情恢復(fù)。當(dāng)前常見的遠程醫(yī)療監(jiān)護系統(tǒng)普遍存在價格昂?，F(xiàn)了一種基于嵌入式Inter技術(shù)的低成本系統(tǒng)方案。其中監(jiān)測終端及嵌入式Inter技術(shù)的實現(xiàn)是本課題研究重點。具體實現(xiàn)中表明這種方式不但降低了成本和開。程序和應(yīng)用程序開發(fā)，實現(xiàn)了監(jiān)測終端的全部功能，其中重點實現(xiàn)了以太網(wǎng)驅(qū)動，LabVIEW開發(fā)監(jiān)控中心服務(wù)器監(jiān)控軟件，包括TCP服務(wù)器程序和監(jiān)控管理程序，實現(xiàn)了與監(jiān)測終端的通信，以及對患者病歷和生理參數(shù)的管理。最后在局域網(wǎng)中對監(jiān)測終端和監(jiān)控軟件進行了測試。結(jié)果表明，本文設(shè)計的

　　

【正文】 DMI內(nèi)核，而且因為它具有豐富的外設(shè)。對于本系統(tǒng)來說 ，它的外設(shè)特點如下： （ 1） 256KB的片內(nèi)高速 F lash和 64KB片內(nèi)高速 SRAM，滿足程序代碼存儲空間以及內(nèi)存空間要求的同時，保證程序執(zhí)行的速度。 （ 2） 一個 10/100BaseT(Mb/s)的以太網(wǎng) MAC（ EMAC） ，具有媒體獨立接口（ MII） 或簡化的媒體獨立接口 （ RMII） ，并集成 28字節(jié)的 FIFO和專門用于收發(fā)數(shù)據(jù)的 DMA通道 。在此基礎(chǔ)上外接物理層芯片，就可以實現(xiàn)完整的以太網(wǎng)功能 [24]。 （ 3） 兩個通用同步 /異步收發(fā)器 （ USART） ，可以 方便 的實現(xiàn) RS232串行通信接口。 兩個主 /從串行外設(shè)接口 （ SPI） ，可以 外接帶 SPI通信功能的外設(shè)。 （ 4） 兩個并行 輸入 /輸出控制器 （ PIO） ，電平變化時可以產(chǎn)生中斷，并可以獨立編程為開漏、使能上拉電阻和同步輸出。 PIO具有可觀的驅(qū)動能力， 能直接驅(qū)動 LED顯示燈和蜂鳴器 ，并且能方便的實現(xiàn)中斷方式的 4 4鍵盤 [27]。 一種 基于 嵌入式 Inter 的遠程醫(yī)療監(jiān)護系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) 12 （ 5） 周期性間隔定時器 （ PIT） 和 定時計數(shù)器，為 操作系統(tǒng)和 應(yīng)用程序提供了高精度的計時計數(shù)功能 。 （ 6） 片上具有 ，可以為內(nèi)核及外部組件提供高達 100mA的電流，這樣電源部分不再需要提供 ，簡化了電路。 （ 7） 帶有 JTAG調(diào)試接口，片內(nèi) Flash存儲器可以通過 JTAGICE接口編程， 使其具有低廉的開發(fā)和調(diào)試成本。 通訊接口實現(xiàn) 以太網(wǎng)接口 實現(xiàn) AT91SAM7X256內(nèi)部集成的 EMAC模塊實現(xiàn)了一個與 以太網(wǎng) EMAC，它由地址檢查器、統(tǒng)計與控制寄存器、接收與發(fā)送模塊以及 DMA接口組成，可在半雙工或全雙工模式下提供 10M/100Mbps的以太網(wǎng)接入。但 是其并未提供物理層接口，所以需要外接一塊物理層芯片 （ PHY） ，以提供以太網(wǎng)的接入通道 ， 這里 選擇 了 DAVICOM公司的 DM9161芯片。 DM9161是一款高集成度、低功耗的 10BaseT和 100BaseTX物理層收發(fā)芯片，只需要連接很少外圍元件就可以實現(xiàn)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的物理層收發(fā) ，且同樣提供了 MII和 RMII接口 [26]。 在本 系統(tǒng)中， EMAC采用 MII接口與 DM9161連接， 以太網(wǎng)接口的 硬件 連接圖如 圖 。 P I OA T 9 1 S A M 7 X 2 5 6D M 9 1 6 1E M A C 模 塊D M A 接 口A P BM I I 接 口M I I 接 口控 制編 碼 器解 碼 器晶 振R J 4 5L E D載 波 偵 聽L E D 驅(qū) 動 圖 以太網(wǎng)接口 硬件連接 物理層芯片 DM9161在 MII模式時 ，需要提供 25MHz的晶振輸入，其 差分輸入和輸出連接到 帶網(wǎng)絡(luò)隔離變壓器的 RJ45接口 HR911105上。 RS232 串口 實現(xiàn) AT91SAM7X256內(nèi)部具有通用同步 /異步收發(fā)器， 要實現(xiàn) RS232串口只需外接電平轉(zhuǎn)換電路， 實現(xiàn)處理器 的 TTL電平到 RS232標(biāo)準(zhǔn) 電平的轉(zhuǎn)換即可 。目前常用的電平轉(zhuǎn)換器有 MC148 SN7518 MAX232等 [28]。 MAX232較其它的芯片有著不需要多路工作電源的優(yōu)點，這樣使串行通信電路的設(shè)計相 對 簡單，本課題采用碩士學(xué)位論文 13 MAX3232， 詳細的 電路圖如 圖 。 1 2 3 4ABCD4321DCBAT i t l eN um be r R e vi s i o nS iz eA4D a t e : 2 A p r 20 11 S h e e t o f F il e : D : \ 嵌入式 A R M \ pr oj e c t \ 論文 \ 我的論文 \ 大論文 \ 終端 \ 電路 \ 手持終端 .d d bD r a w n B y:162738495J4R S 23 2C 220. 1u FC 240. 1u FC 230. 1u FC 250. 1u FC 1+1V+2C 13C 2+4C 25V6T 2O ut7R 2I n8R 2O ut9T 2I n10T 1I n11R 1O ut12R 1I n13T 1O ut14G N D15V C C16U7M A X 3 23 2T X D 0R X D 0R T S 0C T S 03V 3R X DR T ST X DC T S 圖 RS232 電平轉(zhuǎn)換電路 人機交互實現(xiàn) LCD 顯示 屏 LCD顯示屏選擇比較常用 的 128X64漢字圖形點陣液晶顯示模塊 BJ12864，它能方便的顯示漢字及圖形 ，能很好的顯示各類信息來提示用戶操作。 該模塊由 5V電源供電，配置了 LED背光，與 MCU的接口有 8位 并行和 3位 串行兩種方式，在本系統(tǒng)中， 由于有充足的 PIO口供使用，所以 選擇并行方式 來 提高傳輸速度，電路原理圖如 圖 。 1 2 3 4ABCD4321DCBAT i t l eN um be r R e vi s i o nS iz eA4D a t e : 2 A p r 20 11 S h e e t o f F il e : D : \嵌入式 A R M \ pr oj e c t \論文 \我的論文 \大論文 \終端 \電路 \手持終端 .d d bD r a w n B y:G N D1V D D2V03R S ( C S )4R / W ( S I D )5E ( C L K )6D B 07D B 18D B 29D B 310D B 411D B 512D B 613D B 714PSB15NC16/ R E T17NC18L E D _A19L E D _K20J8B J 12 86 4M5VR 2910 KN R S T5VRSR / WED B 0D B 1D B 2D B 3D B 4D B 5D B 6D B 7 圖 LCD 連接電路 圖中 RS為數(shù)據(jù) 指令選擇 端 ， RW為讀 寫 選擇端 ， E為使能 端 ， DB0~DB7為 8位數(shù)據(jù)信號 端 ， 可變電阻 R29用來調(diào)節(jié) LCD的對比度。 一種 基于 嵌入式 Inter 的遠程醫(yī)療監(jiān)護系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) 14 4 4 鍵盤 4 4鍵盤通過 8個 PIO口實現(xiàn)，其中 4個 PIO口為輸出引腳， 設(shè)為行引 腳， 另外4個為帶中斷的輸入引腳 ，設(shè)為列引腳 。為了給輸入引腳提供高電平，相應(yīng)引腳必須添加上拉電阻，這樣可以使按 鍵維持在不被觸發(fā)的狀態(tài)或是觸發(fā)后回到原狀態(tài) 。 LED 顯示燈 和蜂鳴器 由于 AT91SAM7X256的 PIO口 具有較強的驅(qū)動能力 ，能提供 8mA的電流，對于 貼片 LED顯示燈 和小電流的蜂鳴器已經(jīng)足夠，所以 直接將器件連接到相應(yīng) PIO口即可。 監(jiān)測終端 具有 3個 LED顯示燈，兩個綠色燈，用來顯示當(dāng)前的在線狀態(tài)和通信狀態(tài)，另一個為紅色燈，異常狀態(tài) 發(fā)生 時閃爍。 存儲設(shè)備 實現(xiàn) 系統(tǒng)采用 DataF lash芯片 AT45DB021B作為 存儲設(shè)備，該芯片 采用 ~電，具有 1024頁 、每頁 264bytes的 閃存 空間，支持頁編程操作， 并 采用 SPI接口與MCU進行通信， 其 連接 電路圖如 圖 。 1 2 3 4ABCD4321DCBAT i t l eN um be r R e vi s i o nS iz eA4D a t e : 2 A p r 20 11 S h e e t o f F il e : D : \嵌入式 A R M \ pr oj e c t \論文 \我的論文 \大論文 \終端 \電路 \手持終端 .d d bD r a w n B y:SI1S C L K2R E S E T3CS4SO8G N D7V C C6WP5U4A T 4 5D B 0 21 BS P I 0 _N P C S 1S P I 0 _M I S OS P I 0 _M O S IS P I 0 _S P C KN R S T3V 3C 190. 1u F 圖 DataFlash 連接電路 SPI通信 采用 4條線實現(xiàn)：串行時鐘線 SPCK、主機輸入 /從機輸出數(shù)據(jù)線 MISO、主機輸出 /從機輸入數(shù)據(jù)線 MOSI和低電平有效的從機選擇線 NPCS。 電源 實現(xiàn) 電源部分需要為 監(jiān)測終端 提供 5V和 ，本系統(tǒng)采用如 圖 來實現(xiàn) 。 電路采用穩(wěn)壓芯片 LM2576來實現(xiàn) 5V， XC6206P332PR實現(xiàn) 。 LM2576系列是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的 3A電流輸出降壓開關(guān)型集成穩(wěn)壓芯片 ，它只需四個外圍器件便可構(gòu)成高效穩(wěn)壓電路。這四個器件是上圖中的輸入端電容 CD續(xù)流二極管 D儲能電感 L1和輸出端電容 CD2。實際應(yīng)用中證實，使用 LM2576不但減少了電源對 MCU的熱損害，而且可以減少電源波動和高頻信號對 MCU的干擾。 碩士學(xué)位論文 15 XC6206P332PR是一個高精度、低功耗、最大輸出電流達 250mA的穩(wěn)壓芯片，依靠它能為 AT91SAM7X256提供可靠的 ，并能滿足功耗的要求。 1 2 3 4ABCD4321DCBAT i t l eN um be r R e vi s i o nS iz eA4D a t e : 11 M a y 2 01 1 S h e e t o f F il e : D : \ 嵌入式 A R M \ pr oj e c t \ 論文 \ 我的論文 \ 大論文 \ 終端 \ 電路 \ 手持終端 .d d bD r a w n B y:123J2P O W E R I NR668 0L E D 1P O W E RC 160. 1u FC 170. 1u F5VV i n2G1V ou t3U3X C 6 20 6P 33 2P RC 180. 1u FC D 410 0u F /6V3V 3C D 147 0u F /25 V C D 310 0u F /6VV i n1V ou t2GND3FB4ON/OFF5GND0U2L M 2 57 6L110 0u HD1I N 58 24C D 210 0u F /6V 圖 電源電路 本章小結(jié) 本章首先設(shè)計了硬件的總體框架， 然后 對硬件核心 AT91SAM7X256進行了簡單介紹， 最后 根據(jù)總體框架對各部分電路進行了具體實現(xiàn)。此時，監(jiān)測終端硬件已經(jīng)實現(xiàn)，下面 一 章 將在硬件平臺上進行軟件開發(fā)，實現(xiàn)監(jiān)測終端的 Inter通信、生理參數(shù)采集 等功能。 一種 基于 嵌入式 Inter 的遠程醫(yī)療監(jiān)護系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) 16 第四章 監(jiān)測終端軟件 設(shè)計 軟件總體設(shè)計 由于監(jiān)測終端的嵌入式 Inter實現(xiàn)需要操作系統(tǒng) RT_Thread的支持，所以其所有的 軟件 開發(fā)都基于 RT_Thread平臺 。 軟件部分 是監(jiān)測 終端開發(fā)的重點 ， 整個軟件的結(jié)構(gòu)圖如圖 。 監(jiān) 測 終 端 硬 件鍵 盤 驅(qū) 動 D a t a F l a s h 驅(qū) 動L C D 驅(qū) 動 串 口 驅(qū) 動 以 太 網(wǎng) 驅(qū) 動R T _ T h r e a d 移 植 代 碼R T _ T h r e a d 內(nèi) 核輕 型 T C P / I P 協(xié) 議棧 L w I PI n t e r n e t 通 信 線 程生 理 參 數(shù) 采 集 線 程人 機 交 互 輸 出 線 程人 機 交 互 輸 入 線 程設(shè) 備 驅(qū) 動 層移 植 代 碼 層操 作 系 統(tǒng) 層應(yīng) 用 程 序 層 圖 監(jiān)測終端軟件結(jié)構(gòu) 整個軟件 結(jié)構(gòu) 分成了四個部分，包括操作系統(tǒng)層，移植代碼層，設(shè)備驅(qū)動層和應(yīng)用程序?qū)?。 操作系統(tǒng)層是核心部分，它的實時內(nèi)核為應(yīng)用程序、設(shè)備驅(qū)動程序和 LwIP提碩士學(xué)位論文 17 供了線程調(diào)度、信號量、郵箱和設(shè)備管理等功能，而 LwIP在以太網(wǎng)驅(qū)動的支持下實現(xiàn)了 完整的 TCP/IP功能，并提供應(yīng)用程序接口給 Inter通信程序 。 操作系統(tǒng)要能在當(dāng)前的硬件平臺下運行，必須進行系統(tǒng)移植，即實現(xiàn)移植代碼層 。 設(shè)備驅(qū)動層直接與硬件打交道，它在操作系統(tǒng)設(shè)備管理器的支持下，為應(yīng)用