遠程心電醫療信號監測系統設計

創(chuàng )建HAL設備驅動(dòng)包括：創(chuàng )建設備實(shí)例和登記設備。設計中針對LWIP的結構，定義一個(gè)結構體作為DM9000A設備的alt_dev結構：

在NiosⅡ啟動(dòng)時(shí)，將在aIt_sys_init()中對設備初始化，初始化程序如下：

應用程序設計采用TCP／IP、HTTP協(xié)議，把監測器作為Web服務(wù)器端，遠程PC端作為客戶(hù)端通過(guò)網(wǎng)頁(yè)顯示采集到的心電波形。

4 實(shí)驗結果

系統對人體心電信號進(jìn)行了采集，通過(guò)LCD面板進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。通過(guò)SD卡存儲數據，同時(shí)采用以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )將數據發(fā)送到遠程的PC端上，以下是對系統功能的驗證與測試結果。

4.1 信號采集調理模塊

心電信號采集調理模塊是自行設計的采集板，主要測量參數為前置放大器的通道帶寬、放大能力和陷波特性。經(jīng)測試，測試信號在1～1 kHz的頻帶帶寬內放大增益基本穩定在12.1 dB，即其通道帶寬能≥1 kHz；在頻率為20 Hz和50 Hz時(shí)，放大器對40～800 mV信號的放大能力增益并無(wú)明顯變化，基本穩定在11.7～13.1 dB；同時(shí)，陷波器在對50 Hz信號濾波時(shí)能將放大增益控制到0.5 dB以下。因此，基于心電信號的特點(diǎn)所設計的采集調理模塊能穩定地獲得人體的心電信號。

4.2 信號顯示模塊

圖5是采集后的心電信號通過(guò)本地的LCD面板實(shí)時(shí)顯示。從顯示結果看，心電信號的PQRST五個(gè)特征點(diǎn)明顯，波形平滑，并且在實(shí)際測量中穩定無(wú)干擾，能真實(shí)反映出采集后的心電信號。

4.3 網(wǎng)絡(luò )傳輸模塊

在設計中，網(wǎng)絡(luò )接口功能的實(shí)現使采集到的心電信號通過(guò)以太網(wǎng)發(fā)送到遠程PC端，實(shí)現數據的遠程傳輸。根據TCP／IP協(xié)議與HTTP協(xié)議，信號經(jīng)過(guò)打包處理后發(fā)送到網(wǎng)絡(luò )上。在遠程PC端，通過(guò)網(wǎng)頁(yè)瀏覽器就可以觀(guān)看到服務(wù)器端采集到的心電波形。圖6是心電信號在遠程PC端的網(wǎng)頁(yè)瀏覽器上顯示結果。該測試結果顯示其與本地的LCD面板顯示波形基本一致，實(shí)現了遠程傳輸功能。

實(shí)驗表明，該心電監護系統能實(shí)時(shí)準確的實(shí)現數據的采集、顯示、存儲和傳輸功能。

5 結 語(yǔ)

本文描述了一種基于NiosⅡ軟核處理器的遠程心電醫療信號監測系統的設計，該設計已完成了系統平臺的搭建，并通過(guò)了EDA軟件仿真驗證和在DE2開(kāi)發(fā)板上板級驗證，能夠實(shí)現對心電信號的采集調理、信號波形和數據的LCD顯示、數據的存儲、網(wǎng)絡(luò )傳輸。

設計中采用了SOPC技術(shù)與IP核復用技術(shù)，縮短了系統開(kāi)發(fā)周期，同時(shí)使系統具有便攜式、靈活性、功能可擴展等功能。通過(guò)移植μClinux操作系統，使系統具有了強大的網(wǎng)絡(luò )功能與更加強健的系統穩定性。