【正文】 線程輸入?yún)?shù) *(stk) = SVCMODE。 //r2 *(stk) = 0。 //r4 *(stk) = 0。 //r6 *(stk) = 0。 //r8 *(stk) = 0。 //r10 *(stk) = 0。 //r12 *(stk) = 0。 //壓入線程入口地址到棧頂 *(stk) = (rt_uint32_t)exit。 stk = (rt_uint32_t *)stack_addr。因此需要為每一個線程分配堆?？臻g，這樣才能保證線程正確的開始或恢復(fù)運行。Vison4開發(fā)環(huán)境中，針對AT91SAM7X256有啟動代碼示例。下面針對處理器AT91SAM7X256來講述這些文件的實現(xiàn)： ，它負(fù)責(zé)硬件的初始化工作，工作完成后主動把CPU控制權(quán)交給主程序，其完成的具體工作是：（1）建立異常向量表，當(dāng)處理器異常發(fā)生時跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的異常處理處；（2）對處理器的復(fù)位控制器、Flash控制器、看門狗以及電源管理控制器進(jìn)行初始化，保證處理器的正常啟動；（3）將異常向量表復(fù)制到內(nèi)部RAM，并將RAM重映射到地址0處；（4）為ARM處理器的各個模式設(shè)置堆棧，最后進(jìn)入管理模式并跳轉(zhuǎn)到主程序入口處。LwIP與標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP協(xié)議相比功能方面比較少，但是已經(jīng)能夠滿足大多數(shù)的應(yīng)用，適用于本系統(tǒng)中的監(jiān)測終端。其中操作系統(tǒng)模擬層是LwIP移植過程中必須實現(xiàn)的，它依靠操作系統(tǒng)提供的時鐘、信號量和郵箱為上層協(xié)議提供定時器、同步和消息傳遞機(jī)制，這一部分RT_Thread已經(jīng)進(jìn)行了實現(xiàn)。 LwIP協(xié)議層結(jié)構(gòu)網(wǎng)際層實現(xiàn)了基本的IP和ICMP處理，傳輸層實現(xiàn)了實驗性擴(kuò)展的UDP和具有阻塞控制、RTT估算、快速恢復(fù)和快速轉(zhuǎn)發(fā)功能的TCP協(xié)議。 輕型TCP/IP協(xié)議棧LwIPRT_Thread使用LwIP作為默認(rèn)的TCP/IP協(xié)議棧，同時根據(jù)小型設(shè)備的特點對其進(jìn)行再優(yōu)化，體積相對進(jìn)一步縮小。系統(tǒng)實現(xiàn)了按名稱訪問的設(shè)備管理子系統(tǒng)，可按照統(tǒng)一的API界面訪問硬件設(shè)備。系統(tǒng)使用時鐘節(jié)拍來完成同優(yōu)先級線程的時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度，定時器支持軟定時器及硬定時器，也支持一次性超時及周期性超時。支持靜態(tài)內(nèi)存池管理及動態(tài)內(nèi)存堆管理。負(fù)責(zé)管理線程間同步及通信用到的內(nèi)核對象，這些對象包括信號量、互斥量等同步機(jī)制，以及郵箱、消息隊列、事件等通信機(jī)制。線程是RT_Thread中最小的調(diào)度單位，實時線程調(diào)度模塊負(fù)責(zé)完成線程管理及調(diào)度，調(diào)度算法基于優(yōu)先級的全搶占式線程調(diào)度，支持256個線程優(yōu)先級；支持同優(yōu)先級線程的創(chuàng)建，相同優(yōu)先級的線程采用時間片輪轉(zhuǎn)法調(diào)度；系統(tǒng)不限制線程數(shù)量的多少，只和硬件平臺的具體內(nèi)存相關(guān)[31]。在監(jiān)測終端中，應(yīng)用到了RT_Thread的內(nèi)核模塊和輕型TCP/IP協(xié)議棧，下面對這兩部分進(jìn)行介紹[29]。內(nèi)核模塊包括實時線程調(diào)度、對象管理、內(nèi)存管理、時鐘管理和設(shè)備管理等，用來實現(xiàn)操作系統(tǒng)的基本功能。它被設(shè)計成一個寬范圍的系統(tǒng)，既可以應(yīng)用到資源極度緊張的小型系統(tǒng)，也可以應(yīng)用到帶內(nèi)存管理單元、網(wǎng)絡(luò)功能的系統(tǒng)中。Vision4，它能很好的支持ARM平臺開發(fā)。這四個軟件層中，操作系統(tǒng)層已經(jīng)實現(xiàn)，所以下面將對其它三個層進(jìn)行具體實現(xiàn)。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)用程序提供了各種接口函數(shù)來實現(xiàn)對硬件的訪問。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Internet通信程序。軟件部分是監(jiān)測終端開發(fā)的重點。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(jìn)行軟件開發(fā)，實現(xiàn)監(jiān)測終端的Internet通信、生理參數(shù)采集等功能。XC6206P332PR是一個高精度、低功耗、最大輸出電流達(dá)250mA的穩(wěn)壓芯片，并能滿足功耗的要求。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。電路采用穩(wěn)壓芯片LM2576來實現(xiàn)5V。 DataFlash連接電路SPI通信采用4條線實現(xiàn)：串行時鐘線SPCK、主機(jī)輸入/從機(jī)輸出數(shù)據(jù)線MISO、主機(jī)輸出/從機(jī)輸入數(shù)據(jù)線MOSI和低電平有效的從機(jī)選擇線NPCS。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。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)。 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。 RS232電平轉(zhuǎn)換電路 人機(jī)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。目前常用的電平轉(zhuǎn)換器有MC148SN7518MAX232等[28]。 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。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]。 通訊接口實現(xiàn) 以太網(wǎng)接口實現(xiàn)，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。（6），可以為內(nèi)核及外部組件提供高達(dá)100mA的電流，簡化了電路。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44鍵盤[27]。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)。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]。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Flash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。在ARM平臺上移植操作系統(tǒng)時，需要很好的理解ARM的處理器模式、寄存器操作和異常處理。（5）支持7種類型的異常，分別是復(fù)位、未定義指令、軟件中斷（SWI）、預(yù)取中止、數(shù)據(jù)中止、中斷請求（IRQ）和快速中斷請求（FIQ）。（4）具有37個寄存器，包括31個通用寄存器和6個狀態(tài)寄存器，狀態(tài)寄存器具體是堆棧指針sp、鏈接寄存器lr、程序計數(shù)器pc、程序狀態(tài)寄存器cpsr和spsr。（3）具有兩種操作狀態(tài)：ARM狀態(tài)和Thumb狀態(tài)，在ARM狀態(tài)下執(zhí)行字對準(zhǔn)的ARM指令，而Thumb狀態(tài)則執(zhí)行半字對準(zhǔn)的Thumb指令。（2）完全支持ARM體系結(jié)構(gòu)的7種處理器模式，它們分別是用戶模式、快中斷模式、中斷模式、管理模式、中止模式、未定義模式和系統(tǒng)模式。 ARM7TDMI體系結(jié)構(gòu)ATM7TDMI是從ARM6核發(fā)展而來，它具有三級流水線，可使取指、譯碼、執(zhí)行同時進(jìn)行，[22]。下面將對AT91SAM7X256進(jìn)行簡單介紹，然后對硬件的各部分電路進(jìn)行具體實現(xiàn)。存儲設(shè)備采用DataFlash，用來暫時保存采集到的生理參數(shù)和來自監(jiān)控中心服務(wù)器的重要數(shù)據(jù)，以及設(shè)備硬件信息。RS232串口則與生理參數(shù)采集設(shè)備通信，進(jìn)行患者生理參數(shù)的采集。具體實現(xiàn)了以太網(wǎng)接口、RS232串口、人機(jī)交互、存儲設(shè)備和電源部分。然后對TCP/IP協(xié)議棧和以太網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行簡單介紹，并分析了當(dāng)前常見的嵌入式Internet接入方式，最后提出了監(jiān)測終端的嵌入式Internet實現(xiàn)方案，后續(xù)章節(jié)將按照此方案對監(jiān)控終端硬件和軟件進(jìn)行具體實現(xiàn)。（3）RT_Thread免費開源，占用資源小，并且外圍模塊中帶有輕型的TCP/IP協(xié)議棧LwIP，開發(fā)人員只需完成以太網(wǎng)驅(qū)動即可實現(xiàn)TCP/IP功能，減小成本的同時，降低了開發(fā)難度。該方案的優(yōu)點有：（1）采用32位MCU，處理速度較快，加上實時操作系統(tǒng)的支持，能保證監(jiān)測終端Internet通信和數(shù)據(jù)采集的可靠性和實時性。emGateway通過RS23RS48CAN、紅外及射頻等通信方式與多個嵌入式設(shè)備相連。EMIT并不能讓設(shè)備具備Internet的連接能力，而是在應(yīng)用系統(tǒng)的MCU內(nèi)部使用emNet協(xié)議，再通過網(wǎng)絡(luò)接口軟件emGateway與Internet連接?？紤]到系統(tǒng)功能較為單一，數(shù)據(jù)量較小，可以根據(jù)實際要求將TCP/IP協(xié)議棧做大幅度的簡化，只保留其中核心的部分，這樣，就可以大幅度減少對于系統(tǒng)資源的需求，從而可以在低成本、低速度、小內(nèi)存的MCU上實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接。TCP/IP協(xié)議芯片分為軟件固化和硬件固化兩種，如Scenix Semiconductor的SXStack采用軟件固化方式，Seiko Instrument公司的S7600A，Connect One公司的iChip采用硬件固化[21]。（3）MCU+固化的TCP/IP協(xié)議棧這個方案是由MCU及固化TCP/IP協(xié)議的芯片組成應(yīng)用系統(tǒng)的核心。隨著微處理器價格急劇下降，利用RTOS開發(fā)嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)已經(jīng)逐步成為潮流，國外許多公司提供了具有TCP/IP協(xié)議支持的實時操作系統(tǒng)，如VxWork，Windows CE、Linux等[20]。圍繞嵌入式系統(tǒng)如何接入Internet的問題，各大公司推出了自己的技術(shù)方案，目前主要有以下幾種：（1）16/32位MCU+帶TCP/IP協(xié)議棧的實時操作系統(tǒng)(RTOS)這種方案采用16/32位的高檔單片機(jī)，在實時多任務(wù)操作系統(tǒng)平臺上進(jìn)行軟件開發(fā)，在嵌入式系統(tǒng)中實現(xiàn)TCP/IP的協(xié)議處理。以太網(wǎng)幀的載荷包含IP數(shù)據(jù)報或TCP數(shù)據(jù)報，TCP/IP協(xié)議主要就是對這些數(shù)據(jù)報進(jìn)行處理。（4）以太網(wǎng)幀格式： 以太網(wǎng)幀格式以太網(wǎng)幀由固定長度的頭部、可變長度的載荷以及固定長度的循環(huán)冗余校驗碼（CRC）構(gòu)成。在全雙工模式下，沖突監(jiān)測電路不可用，因此每個全雙工連接只用一個端口，用于點到點連接。② 全雙工。傳統(tǒng)的共享LAN是在半雙工下工作的，在同一時間只能傳輸單一方向的數(shù)據(jù)。（3）接口的工作模式以太網(wǎng)卡可以工作在兩種模式下：① 半雙工。（2）以太網(wǎng)傳輸介質(zhì)以太網(wǎng)可以采用多種連接介質(zhì)，包括同軸電纜、雙絞線和光纖等。② 星行。（1）以太網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)[18]① 總線形。以太網(wǎng)是當(dāng)今局域網(wǎng)采用的最通用的通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，[17]。以太網(wǎng)是由Xerox公司創(chuàng)建并由Xerox、Intel和DEC公司聯(lián)合開發(fā)的基帶局域網(wǎng)規(guī)范。 以太網(wǎng)技術(shù)要實現(xiàn)嵌入式設(shè)備的Internet接入，首先要選擇TCP/IP協(xié)議族網(wǎng)絡(luò)接口層的局域網(wǎng)技術(shù)。實現(xiàn)嵌入式Internet，就是要在嵌入式系統(tǒng)上實現(xiàn)TCP/IP協(xié)議。（4）應(yīng)用層應(yīng)用層為網(wǎng)絡(luò)通信提供高級協(xié)議和應(yīng)用程序，它是TCP/IP協(xié)議族中最大的一個子集，其種類非常繁多。UDP是無連接的協(xié)議，它只盡最大努力傳輸數(shù)據(jù)，但不進(jìn)行接收信息的檢查，可靠性不如TCP，但比較快。傳輸層為應(yīng)用程序提供了兩種不同級別的傳輸協(xié)議：TCP（傳輸控制協(xié)議）和UDP（用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議）。這對于嵌入式Internet實現(xiàn)中的網(wǎng)絡(luò)測試很有幫助。ARP/RARP協(xié)議用于將IP地址映射為MAC地址（ARP），或MAC地址映射為IP地址（RARP）。IP協(xié)議是TCP/IP協(xié)議族的核心協(xié)議，它負(fù)責(zé)路由數(shù)據(jù)報，并將其傳送到最終的目的節(jié)點。 （2）網(wǎng)際層網(wǎng)絡(luò)層主要處理來自傳輸層的分組，將分組形成數(shù)據(jù)報（IP數(shù)據(jù)報），并為該數(shù)據(jù)報進(jìn)行路徑選擇，最終將數(shù)據(jù)報從源主機(jī)發(fā)送到目的主機(jī)。TCP/IP標(biāo)準(zhǔn)并沒有定義具體的網(wǎng)絡(luò)接口協(xié)議，目的是能夠適應(yīng)各種類型的網(wǎng)絡(luò)，具體的網(wǎng)絡(luò)接口協(xié)議在實際應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)如以太網(wǎng)、令牌環(huán)網(wǎng)等中定義。它的功能是接收IP數(shù)據(jù)報并通過特定的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，或從網(wǎng)絡(luò)上接收數(shù)據(jù)幀，抽取出IP數(shù)據(jù)報并轉(zhuǎn)交給上一層。TCP/IP協(xié)議族通常被認(rèn)為是一個四層協(xié)議系統(tǒng)。 TCP/IP協(xié)議族TCP/IP協(xié)議族是Internet實現(xiàn)的基礎(chǔ)，它是一種網(wǎng)絡(luò)互連協(xié)議，旨在實現(xiàn)各種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)或主機(jī)的互連互通。監(jiān)控中心服務(wù)器位于醫(yī)院，它通過監(jiān)控軟件和數(shù)據(jù)庫對病人病歷和生理參數(shù)進(jìn)行管理，并為監(jiān)測終端提供咨詢和指導(dǎo)服務(wù)。監(jiān)測終端位于遠(yuǎn)程家庭，它采用嵌入式Internet技術(shù)實現(xiàn)，負(fù)責(zé)采集患者的生理參數(shù)并通過Internet上傳到監(jiān)控中心服務(wù)器，供醫(yī)生進(jìn)行診斷，同時接收來自監(jiān)控中心服務(wù)器的診斷結(jié)果、治療意見等信息。總結(jié)本文所做的工作，指出了本系統(tǒng)的不足及改進(jìn)措施。通過搭建的測試環(huán)境對本文設(shè)計的系統(tǒng)進(jìn)行驗證。首先說明了監(jiān)控中心服務(wù)器的總體結(jié)構(gòu)，接著采用虛擬儀器LabVIEW實現(xiàn)了監(jiān)控中心服務(wù)器的監(jiān)控軟件，包括監(jiān)控管理程序和TCP服務(wù)器程序。首先提出了整個軟件的框架，隨后對其核心嵌入式操作系統(tǒng)RT_Thread進(jìn)行介紹并將其移植到硬件平臺，然后根據(jù)RT_Thread的設(shè)備管理模塊，進(jìn)行了各設(shè)備驅(qū)動程序的開發(fā)，最后對監(jiān)測終端應(yīng)用程序進(jìn)行實現(xiàn)。首先設(shè)計了整個硬件結(jié)構(gòu)，然后介紹了監(jiān)測終端的硬件核心ARM7處理器AT91SAM7X256，隨后以AT91SAM7X256作為核心，擴(kuò)展了外圍電路，進(jìn)行了具體的電路設(shè)計。本章首先說明了基于嵌入式Internet的遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，然后介紹了嵌入式Internet的關(guān)鍵技術(shù)，并對現(xiàn)有嵌入式Internet接入技術(shù)進(jìn)行分析，最后提出了本系統(tǒng)所采用的嵌入式Internet實現(xiàn)方案。首先介紹了遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)的背景和意義，以及遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)的發(fā)展?fàn)顩r；然后講述了嵌入式Internet在遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)中的應(yīng)用；最后給出了本文的內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排。 本文內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排本文設(shè)計并實現(xiàn)了一種基于嵌入式Internet的遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，其中重點講述了監(jiān)測終端的實現(xiàn)。嵌入式Internet是：在嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域，以Internet技術(shù)為基礎(chǔ)，使嵌入式系統(tǒng)與Internet相