基于雙向透明串口擴展技術(shù)的多參數監護儀設計方案

嵌入式多參數監護儀系統中一般包括多個(gè)獨立的硬件采集模塊，每個(gè)硬件采集模塊分別完成對人體的心電、呼吸率、體溫、血壓和血氧飽和度等生理參數的采集，并通過(guò)其串口接收HOST端的控制信息，定時(shí)向HOST端發(fā)送采集數據。

　　本嵌入式多參數監護儀HOST端使用AT91RM9200處理器，該處理器具有4個(gè)通用同步/異步接收/發(fā)送器（USART），其中一個(gè)是DEBUG串口,但它們都是分時(shí)復用的[1]。為了使HOST端更好地與各采集模塊進(jìn)行通信，必須解決其串口擴展的問(wèn)題。

　　目前比較通用的串口擴展方案主要有2種。一種通過(guò)硬件實(shí)現，使用多串口A(yíng)RM/MCU或專(zhuān)用串口擴展芯片，可供選擇的串口擴展芯片有TI公司開(kāi)發(fā)的 16C55X系列串口擴展芯片和國騰公司開(kāi)發(fā)的GM812X系列串口擴展芯片等。TI公司的16C55X系列芯片通過(guò)并行口擴展串行口，功能比較強大、通信速度高，但控制復雜，同時(shí)價(jià)格較高，主要應用于PC機串口擴展。另一種串口擴展方案通過(guò)軟件實(shí)現，但用軟件模擬串口存在缺點(diǎn)：(1)采樣次數低，一般只能做到2次/bit，這樣，數據的正確性就難以保證；(2)不能實(shí)現高波特率通信，軟件模擬串口一般不能實(shí)現高于4 800 b/s的波特率[2-3]。

　　不管是采用硬件還是軟件方案，大多數串口擴展產(chǎn)品幾乎都是單向傳輸，不夠透明化[4-7]。本文根據參與的多參數監護儀項目的需要，提出一種雙向透明的串口擴展設計方案，并通過(guò)了實(shí)驗驗證。

1硬件設計

　　1.1串口擴展模塊拓撲圖

　　在設計中，串口擴展模塊可以外接4個(gè)用戶(hù)設備，每個(gè)用戶(hù)設備都可以在與HOST端進(jìn)行雙向數據傳輸，采用分時(shí)復用技術(shù)，即在任一時(shí)刻，最多僅有一個(gè)串口與HOST端連接，串口擴展模塊負責4個(gè)通道的切換/選擇。雙方通過(guò)硬件和軟件機制進(jìn)行仲裁。如圖1所示。