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本文介紹了一種基于ARM微處理器的脈象儀系統(tǒng)，該系統(tǒng)以S3C2410嵌入式芯片作為硬件平臺。并且詳細分析了基于uClinux嵌入式操作系統(tǒng)的軟件設計方法。實踐證明該系統(tǒng)有效地提高了診斷的精度與效率，具有成本低、可靠性高、操作簡單等優(yōu)點。 1 引言 脈象攜帶有豐富的人體健康狀況的信息。在中醫(yī)學中，脈診占有非常重要的位置。由于中醫(yī)是靠手指獲取脈搏信息，在長期的醫(yī)療實踐中也暴露出一些缺陷。脈診的定性化和主觀性大大影響了其精度與可行性，成為中醫(yī)脈診應用和發(fā)展中的制約因素。為了促進脈診的應用和發(fā)展，必須與現代科技相結合，實現更科學、客觀的診斷。隨著嵌入式技術的飛速發(fā)展，我們研制出一種基于ARM920T處理器的新型脈象儀。它采用一款ARM920T核的高速處理器S3C2410。該新型脈象儀具有成本低，體積小，可靠性高和操作簡單等優(yōu)點，適用于個人和中小醫(yī)院的脈象診斷用途。 2 系統(tǒng)總體設計思想 按照中醫(yī)脈診的理論，從左右手腕的寸、關、尺三部按不同的輕重可獲知人體五臟六腑的病理變化，模擬中醫(yī)脈診過程，設計中醫(yī)脈象儀。脈象儀原理圖如圖1所示。 圖1 脈象儀原理圖 圖2 傳感器結構圖 3 系統(tǒng)硬件模塊設計 3.1 嵌入式處理器的選擇 系統(tǒng)采用了ARM920T作為系統(tǒng)與上位機溝通的橋梁。該實驗箱如圖3所示。 圖3 ARM920T實驗箱圖 片上資源包括2個32位定時器；1個A/D輸入接口；18個多功能I/O接口；1個CPLD；1個64M的SDRAM；1個4M的Flash；1個64M 的Nand Flash控制器；還有中斷控制器和系統(tǒng)管理器。 處理器采用芯片S3C2410。S3C2410有出色的內核性能，豐富的外部接口和低功耗。在系統(tǒng)中我們用到2種內存，一種SDRAM，一種Flash。 SDRAM具有運行速度快的優(yōu)點，但是掉電后不能保存數據。所以在系統(tǒng)主要是用來運行操作系統(tǒng)、應用程序和各類數據的緩存。 Flash內存較SDRAM運行速度慢．但掉電后能保存數據。在該系統(tǒng)設計中選用一種通用的Flash (SST39VF1601)，容量為2MB，主要用于固化啟動代碼和控制應用程序，并保存一些系統(tǒng)數據。 3.2 A/D轉換 A/D轉換電路采用MAXIM公司的MAX197，MAX197采用逐次逼近技術以達到快速變換和低功耗。如圖4所示。 圖4 MAX197 4 系統(tǒng)軟件設計 為了滿足系統(tǒng)對實時性和安全性的要求，系統(tǒng)采用了嵌入式操作系統(tǒng)uClinux。uClinux是針對微控制領域而設計的linux系統(tǒng)，是在linux的基礎上添加了對沒有內存管理單元的微處理器的支持。一方面它繼承了linux的穩(wěn)定性優(yōu)點，另一方面其內核相當精簡。因此在嵌入式領域得到廣泛應用。 該脈象儀系統(tǒng)的軟件主要由三個部分組成，系統(tǒng)軟件結構如圖5所示，包括嵌入式linux操作系統(tǒng)，A/D驅動程序和應用程序。 圖5 系統(tǒng)軟件結構 4.1 嵌入式uClinux的構建 將嵌入式uClinux系統(tǒng)移植到特定的硬件平臺上，大致需要完成建立叉編譯環(huán)境，配置編譯uClinux內核，制作根文件系統(tǒng)，下載和調試內核四部分的工作。 4.2 A/D驅動程序的設計 在uClinux系統(tǒng)下，驅動程序可以看成uClinux內核與外部設備之間的接口。驅動程序向應用程序屏蔽了硬件實現上的細節(jié)。可以使用和操作文件中相同的系統(tǒng)調用接口函數來完成對硬件設備的打開，關閉，讀，寫以及I／O控制操作。 本系統(tǒng)中的A/D驅動程序主要結構包括： （1）數據類型定義文件 #define U32 unsigned int #define U16 unsigned short #define S32 int #define S16 short int #define U8 unsigned char #define S8 char #define TRUE 1 #define FALSE 0 #define ERROR 0 （2）啟動A/D轉換文件 void INT_ADC_Enable(int flag) { int temp;//定義臨時變量 if(flag == FALSE) { temp = rINTSUBMSK; temp |=(1<<10); rINTSUBMSK = temp; temp = rINTMSK; temp |=0x80000000; rINTMSK = temp; } else { temp = rINTSUBMSK; temp = 0x5ff; rINTSUBMSK = temp; temp = rINTMSK; temp &= ~(0x80000000) ; rINTMSK = temp; } } （3）主程序文件 #include "2410addr.h"http://調用S3C2410地址頭文件 #include "def.h"http://調用數據類型頭文件 main() { clrsrc();//刷新操作 INT_ADC_Enable(int flag);//啟動A/D轉換 … … } 4.3 應用程序的設計 應用程序是實現系統(tǒng)所需功能的核心部分，主要是A/D采樣分析。該部分主要負責對采集到的脈象模擬信號進行數模轉換，并根據脈象的時域和頻域特征進行分析脈象圖的結構。 5 結束語 本文作者創(chuàng)新點是，與傳統(tǒng)的中醫(yī)脈象儀相比，基于ARM的脈象儀具有高性能，低成本，電路簡潔可靠和擴展性好等優(yōu)點。嵌入式uClinux的引入保證了系統(tǒng)穩(wěn)定和運行的可靠。ARM技術將計算機硬件和軟件有機的融為一體，它使測試設備簡單化，軟件設計變得更加靈活，具有無比的優(yōu)越性。ARM技術應用于脈象儀具有很高的應用價值和良好的市場前景，值得我們深入研究。 |
