新型便攜式心電監測儀的設計原理

四、系統軟件設計

軟件設計主要包括嵌入式操作系統uClinux在S3C44B0X上的移植，心電數據的采集和存儲，基于S3C44B0X的嵌入式GUI的實(shí)現，網(wǎng)絡(luò )設備驅動(dòng)程序開(kāi)發(fā)等。

4.1、嵌入式uClinux操作系統在S3C44B0X上的移植

uClinux是專(zhuān)門(mén)針對無(wú)MMU(Memory Management Unit 內存管理單元)的處理器而設計的一種免費開(kāi)放源代碼的操作系統。支持多任務(wù)，采取模塊化設計。系統移植可分為bootloader和內核的移植兩大部分。

Bootloader從本質(zhì)上講它不屬于系統內核，在CPU上電啟動(dòng)后即開(kāi)始運行，創(chuàng )立初始化環(huán)境和引導內核。這部分代碼用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)，主要完成硬件初始化，對系統的存儲映射（memory map）進(jìn)行初始化設置等操作，同時(shí)改變PC值，使得CPU開(kāi)始從SDRM執行操作系統的內核。

內核移植時(shí)首先RedHat Linux環(huán)境下下載源代碼文件包建立交叉編譯環(huán)境，接著(zhù)進(jìn)入uClinux-dist文件夾進(jìn)行內核配置，系統配置主要由三部分組成：Makefile、配置文件（config.in）和配置工具（在/script目錄下）。運行make menuconfig命令，會(huì )現頂層菜單，選擇硬件系統、內核版本和C庫的選擇，我們在這里vendors選Samsung的S3C44B0X，內核版本為L(cháng)inux-2.4-x,C庫選uClibc。接著(zhù)要修改源代碼，對應于各個(gè)硬件的子目錄中，例如在uClinux-dist/linux-2.4-x/drivers/修改或增加驅動(dòng)程序；保存設置退出后運行再執行make dep和make lib_only命令,生成C庫；運行make user_only生成應用程序；接著(zhù)運行make romfs和make image,生成rom文件系統，拷貝內核文件到uClinux-dist/images中；最后運行make,生成可供嵌入式系統運行的內核文件，這時(shí)可以在uClinux-dist/images中出現三個(gè)文件:含“rom”是壓縮內核，含“ram”是直接運行的內核，romfs.img是uClinux的文件系統。“ram”和“rom”文件可以通過(guò)超級終端從PC串口下載到嵌入式系統的內存中直接運行，這時(shí)超級終端上也將顯示uClinux的啟動(dòng)信息。

4.2、基于S3C44B0X的嵌入式GUI的實(shí)現

屏幕驅動(dòng)的程序設計主要是PSD（Pointer to Screen Device）的結構指針，指針所指向的結構中記錄了有關(guān)的一切屬性，根據顯示屬性判斷選擇那個(gè)子函數來(lái)提供有關(guān)的顯示函數。圖形引擎調用PSD完成矩形，圓形等作圖函數，這些函數調用底層的屏幕驅動(dòng)基本作圖函數來(lái)完成圖形顯示。

4.3、RTL8019AS驅動(dòng)程序在uClinux下的實(shí)現

在uClinux中，網(wǎng)絡(luò )接口被看作是一個(gè)發(fā)送和接收數據包的實(shí)體，用一個(gè)net_device的數據結構表示，在數據結構中定義對網(wǎng)絡(luò )接口的各種操作。程序我們是在uClinux網(wǎng)絡(luò )驅動(dòng)文件的基礎上修改而成，主要修改在/drivers/net下的兩個(gè)文件：ne.c和8390.c，包括芯片的初始化、收包、網(wǎng)絡(luò )注冊等大部分工作。內核在初始化時(shí)會(huì )自動(dòng)調用函數ne_probe()，讀取RTL8019AS標識寄存器，檢測設備是否存在以決定是否啟動(dòng)驅動(dòng)程序，配置和初始化硬件，然后初始化net_device結構中的變量，再調用Rtl8019as_init()對RTL8019AS做寄存器的相關(guān)設置，最后根據starp的值來(lái)啟動(dòng)和關(guān)閉RTL8019AS。

五、結束語(yǔ)

針對心電信號ECG極其微弱和極易受到外界干擾的特點(diǎn)，本文的創(chuàng )新點(diǎn)為采用具有低漂移、共模抑制比的儀表放大器AD620對信號進(jìn)行初級放大，并設計右腿驅動(dòng)電路以增強信號的抗干擾能力； LCD的引入給人直觀(guān)的印象和常識性的判斷；采集到的數據可通過(guò)以太網(wǎng)實(shí)時(shí)傳輸到遠程數據中心，供專(zhuān)家分析和診斷；嵌入式uClinux的引入保證了系統穩定、可靠的運行；小型化的設計，更有利于患者的攜帶。隨著(zhù)心血管疾病的發(fā)病率不斷地逐年上升，這種便攜式心電監護儀具有很高的應用價(jià)值和良好的市場(chǎng)前景。

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