使用ARM9的心电除颤模拟发生系统设计

1、使用arm9的心电除颤模拟发生系统设计 随着社会的进展，人们的医疗保健意识越来越强，所以医生的培训也就成为十分重要的环节。心电除颤技术作为医生培训的一个主要方面，若操作规范，动作娴熟，往往在紧张关头可以救人于危难之间，在培训的时候，假如能够真切地模拟急救除颤的场景，将会起到良好的学习效果。因此，在急救、有创性临床操作训练上，医学模拟教学日益显示出其成本低、重复性高、教学效率高以及符合医学伦理要求等优势。 除颤模拟发生系统可以随意挑选34种状态(包括成人和儿童两大类)时也可以衔接医用，使除颤模拟越发逼真。学员可以举行不同能量的除颤练习，同时这也便于教师检验学员的学习效果。该系统是按照心电图的有关

2、原理以及监护仪的信号合成原理研制的，严格根据医学的相关规定，产生的波形达到医学教学的目的。在相关病态心电图的关键点处达到比较逼真的效果，当系统接收到高压除颤信号以后，按照系统的预设置，举行相应的波形变换。系统可以用于医疗培训机构的培训工具，使学员迅速把握心电除颤的办法。该系统与急救模拟人、监护仪协作用法，具有广大的市场前景。本文介绍的心电除颤模拟发生系统是以9为控制核心，充分利用arm9丰盛的i/o资源和强大的处理功能。它采纳的开发计划，并综合考虑系统的通用性和用法性，系统输出信号的幅度为05 mv可以延续输出室性、室上性早搏型号等，还可以产生周期为1 s，脉宽为100 ms，幅度为1 mv的

3、方波。便于对监护仪举行校准，信号均采纳三导联的同步信号输出。1 系统结构和设计计划系统主要包括arm9中心处理单元、高压除颤信号采集模块、d/a转换模块，与监护仪信号匹配模块以及心电波形和数据的提取，应用程序的设计等几个部分。本系统采纳arm9嵌入式开发平台，以下是arm9处理器的主要结构及其特点。(1)32 b定点risc处理器，改进型arm/thumb代码交织，增加性乘法器设计，支持实时(real-time)调试;(2)片内命令和数据sram，而且命令和数据的存储器容量可调;(3)片内命令和数据高速缓冲器(cache)容量从4 kbl mb：(4)设置庇护单元(protoction uni

4、t)，十分适合嵌入式应用中对存储器举行分段和庇护;(5)采纳amba ahb接口，为外设提供统一的地址和数据总线;(6)支持外部协处理器，命令和数据总线有容易的握手信令支持;(7)支持标准基本规律单元扫描测试办法;(8)支持bist(built-in-self-test);(9)支持嵌入式跟踪宏单元，支持实时跟踪命令和数据。心电除颤模拟发生系统总体设计计划，1所示。2 系统硬件部分设计该部分主要分为arm9硬件平台、d/a转换、滤波、高压除颤信号的采集，其系统硬件衔接图2所示。系统在arm9的控制下，由d/a转换把波形数据转换为模拟量举行输出。当接收到高压采集信号后，处理器就会转换输出另一种心

5、电波形图。2.1 d/a转换和衰减网络该部分是系统的核心，为了保证系统的稳定和ecg信号的要求，d/a转换芯片采纳8位并行的0832芯片，由12 v单电源供电，每个dac有各自自立的基准输入，对arm9提供的数据举行变换，输出部分采纳4阶巴特沃斯滤波，输出的波形经衰减后得到所要求的心电信号，经有源滤波后输出波形的峰值可达到10 v，通过电阻分压网络得到05 mv的输出范围。考虑到要采纳三路d/a，假如每一路独占8个i/o端口，再加上若干控制端口，处理器提供的i/o端口数远不能满足要求，所以方案采纳共用数据端口，外接i/o口片选的方式来实现，这样可以节省16个i/o口，也满足了信号输出同步性的要

6、求。2.2 高压信号采集电路设计该部分采集除颤器上的高压放电信号，因为高压除颤信号具有的放电具有双向性，且放电时光惟独4 ms，瞬态电压可达到3 000 v，所以在平安性能上要充分考虑。该部分3所示。电路中采纳大功率电阻和瞬态抑制对高压放电信号举行预处理，将高压信号降低到比较小的范围，通过整流电路把电流变为单向流淌，然后通过光耦隔离输入到arm9的i/o口中，起到庇护处理器的作用。3 软件设计系统的硬件为基本功能和扩展功能的实现奠定了牢固的基础，软件系统的设计就是要充分利用硬件平台的资源，实现软件操作的有序运行。软件开发工作涉及到以下两个方面：接口驱动程序的修改和完美;应用层软件的开发。应用层

7、的程序所有用c+开发完成的。图4是囫囵系统的软件模块结构图。3.1 d/a驱动程序和高压信号采集驱动部分设备驱动程序是操作系统内核和机器硬件之间的接口。设备驱动程序为应用程序屏蔽了硬件的详情，这样在应用程序看来，硬件设备只是一个设备文件，应用程序可以像操作一般文件一样对硬件设备举行操作，以往在开发应用程序时都有一个main函数作为程序的入口点，而在驱动开发时却没有main函数，模块在调用insmod指令时被加载，此时的入口点是init module函数，通常在该函数中完成没备的注册。同样，模块在调用rmmod函数时被卸载，此时的入口点是cleanup module函数，在该函数中完成设备的卸载

8、。在设备完成注册加载之后，用户的应用程序就可以对该设备举行一定的操作，如read，write等，而驱动程序就是用于实现这些操作，在用户应用程序调用相应入口函数时执行相关的操作，init roodule入口点函数则不需要完成其他如read，write之类功能。驱动程序主要函数如下：3.2 系统应用程序设计与实现该系统的应用程序是基于qt/embedded设计的，目前用法的嵌入式gui系统存在microwindows，minigui，qt/embedded，qt/embedded连续了qt的强大功能，可以运行在多种不同的处理器上部署的嵌入式操作系统。qt/embedded提供了信号和插槽的编程机制，该部分采纳的qt是一个创建gui程序的c+类库，编写qt应用程序的主要工作是基于已有的qt类编写用户类。该部分主要分为波形界面的实现和用户按键控制的实现，波形显示采纳qt的函数类库qpainter，因为波形界面显示两路心电波形，会产生延迟效果，所以引入了多线程机制协调，qt支持多线程，有自立于平台的线程类，线程平安方式的时光传递和一个全局qt库互斥量允许不同的线程调用qt办法。4 结语本系统设计采纳三星2440嵌入式处理器作为核心搭建了硬件平台，并采纳嵌入式linux操作系统并结合外围的d/a转换部分、与监护仪匹配网络