基于MSP430的便攜式運動(dòng)量及生理參數監測儀設計

　　由于心電信號的檢測電路一般都較為復雜，因此也可以采用市面上已有的心電信號檢測的功能模塊供二次開(kāi)發(fā)使用。具體如BT007七通道心電模塊，能輸出同步七通道心電波，具有四級程控增益，三級濾波方式(診斷方式、監護方式和手術(shù)方式)，具有起搏脈沖抑制功能和導聯(lián)脫落報警功能，其檢測的心電信號結果也可以通過(guò)串行接口輸出。

　　本監測儀的中央控制單元F149微控制器內包含有兩個(gè)串行通信接口—USART0和USART1，故可以直接接收數字式血氧模塊和心電模塊輸出的血氧飽和度、心率及心電信號的數據。這種直接采用已有集成式功能模塊進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)的設計思路，可以有效降低本系統的設計難度和提高系統集成度。

　　數據存儲單元

　　由于監測儀需要存儲大量的現場(chǎng)數據，對數據存儲容量的要求很高，存儲密度較低的EEPROM、SRAM等均不能滿(mǎn)足要求。ATMEL公司的AT45系列SPI串行接口FLASH存儲器的接口電平與F149相匹配，硬件上能直接連接。采用SPI串行三線(xiàn)接口，減少了I/O資源占用，能有效降低系統所占空間，提高系統可靠性，降低開(kāi)關(guān)噪聲。AT45系列存儲器芯片的內部還包括2個(gè)SRAM類(lèi)型的數據緩沖區，每個(gè)緩沖區的容量均與主存儲器陣列中一個(gè)頁(yè)面的存儲容量相同。這樣即使在存儲器被燒寫(xiě)的過(guò)程中也允許接收數據，這就為數據存儲的實(shí)時(shí)性和可靠性提供了硬件保證。

　　本監測儀中也可以采用并行的FLASH存儲器，如三星電子的K9xxGxxxxM系列NAND FLASH芯片，能夠提供4224M位的存儲容量。這種高存儲密度、大容量的并行FLASH數據存儲芯片特別適用于本系統需要存儲大量實(shí)時(shí)的運動(dòng)數據、生理數據的應用環(huán)境。

　　數據存儲程序

　　數據存儲程序設計時(shí)要重點(diǎn)考慮微功耗和實(shí)時(shí)性要求，即數據存儲程序應是基于中斷程序結構的，通過(guò)A/D中斷服務(wù)子程序來(lái)實(shí)時(shí)采集和存儲來(lái)自于運動(dòng)監測模塊的三維運動(dòng)數據，通過(guò)2個(gè)串行通信接收中斷服務(wù)子程序來(lái)分別接收和存儲來(lái)自于血氧模塊和心電模塊的血氧飽和度、心率、體溫和心電信號等生理數據。這些運動(dòng)和生理數據首先由F149微控制器放置于其內的2KB數據RAM內，并通過(guò)頁(yè)寫(xiě)入方式存儲到FLASH數據存儲芯片中。

　　由于來(lái)自于運動(dòng)監測模塊的三維運動(dòng)數據是多通道、連續變化的大量數據，考慮到數據采集過(guò)程中的微功耗和實(shí)時(shí)性要求，對F149的A/D轉換模塊采用序列通道單次轉換模式較為合適，其時(shí)序控制簡(jiǎn)單，靈活性高。同時(shí)采用Timer_A定時(shí)器為A/D轉換模塊定時(shí)，使其工作在增計數模式，其定時(shí)時(shí)間對應于采樣頻率。

　　用于接收生理數據的串行通信接收子程序也是基于中斷響應模式的，由32768Hz的時(shí)鐘晶振提供串行通信的時(shí)鐘信號源，通過(guò)2個(gè)串行通信接收中斷的響應子程序分別將接收到的血氧飽和度、心率、體溫和心電數據填充到系統的數據RAM中。

　　在利用FLASH數據存儲芯片存儲本系統不同類(lèi)別的大量數據時(shí)，需要注意F149內數據緩沖區的劃分、數據存儲芯片內不同數據區域的劃分。同時(shí)，在系統的主程序中需要維護幾個(gè)重要變量：如一個(gè)記錄頁(yè)面編號的全局變量，以確定數據讀寫(xiě)時(shí)所需訪(fǎng)問(wèn)的頁(yè)面;以及一個(gè)緩沖區標志的變量，使得程序能夠根據標志判斷當前緩沖區是否存滿(mǎn)、是否需要切換及切換到哪個(gè)緩沖區。

　　另外，在編寫(xiě)FLASH芯片的數據寫(xiě)子程序時(shí)需要注意數據采集、接收與數據存儲之間的時(shí)序配合，以保證數據采集、接收的連續性和數據的不丟失。同時(shí)數據讀寫(xiě)過(guò)程中穩定的時(shí)鐘信號也是需要優(yōu)先考慮的，而這點(diǎn)往往為設計者所忽略。