基于國產(chǎn)CPU的嵌入式醫療電子無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )設計（一）

摘要：傳統的醫療電子設備并不具備無(wú)線(xiàn)功能，不能實(shí)現隨時(shí)隨地的醫療監控。文中提出一個(gè)基于IPV6 的用于醫療電子無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的路由協(xié)議，并基于國產(chǎn)CK610 CPU 和TI 公司的CC2520射頻芯片實(shí)現了基本無(wú)線(xiàn)通信，并在PC 上通過(guò)圖形界面顯示出醫療檢驗結果。

　　0 引言

　　醫療電子領(lǐng)域中，在嵌入式處理器方面，目前使用最廣泛和主流的象ARM.MIPS 都是國外廠(chǎng)商生產(chǎn)的CPU，而國內的具有自主知識產(chǎn)權的CPU 卻很少被人注意。

　　此外，隨著(zhù)無(wú)線(xiàn)技術(shù)的進(jìn)步和無(wú)線(xiàn)設備成本的降低，醫療電子無(wú)線(xiàn)化必將是未來(lái)發(fā)展的趨勢。目前已經(jīng)有一些企業(yè)和團體在醫療電子無(wú)線(xiàn)化的方向上作出了研究和開(kāi)發(fā)，但是目前的無(wú)線(xiàn)醫療電子使用的網(wǎng)絡(luò )協(xié)議基本都是基于IPV4 的，將更加先進(jìn)的IPV6 網(wǎng)絡(luò )運用到無(wú)線(xiàn)醫療電子是未來(lái)發(fā)展必須面臨的問(wèn)題。

　　本文主要為醫療電子設計了一個(gè)基于IPV6 的網(wǎng)絡(luò )協(xié)議，為實(shí)現該協(xié)議編寫(xiě)了路由協(xié)議程序和射頻適配程序，實(shí)現了醫療電子的無(wú)線(xiàn)功能。

　　1 系統概述

　　主要系統架構如圖1 所示： 單個(gè)節點(diǎn)由CK610開(kāi)發(fā)板與醫療電子板和CC2520 射頻芯片組成，控制器為普通節點(diǎn)與PC 相連接.Linux 用作CK610 的操作系統，CK610 通過(guò)操作FPGA IP 核模擬的SPI 來(lái)控制CC2520，CC2591 由CC2520 的管腳控制。

　　在整個(gè)醫療電子應用的網(wǎng)絡(luò )系統中，可以有多個(gè)節點(diǎn)，但是只有一個(gè)控制器。所有節點(diǎn)數據發(fā)送的終點(diǎn)是控制器，距離較遠的節點(diǎn)可以通過(guò)其他節點(diǎn)轉發(fā)來(lái)傳輸數據。

　　2 網(wǎng)絡(luò )協(xié)議設計

　　為了實(shí)現圖1 的系統架構，需要為系統設計一個(gè)基于IPV6 的網(wǎng)絡(luò )協(xié)議。

　　2. 1 路由算法設計

　　建立和維護無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，必須要發(fā)送和處理三種形式的數據包，分別是路由請求包。路由廣播包和路由匯報包。

　　網(wǎng)絡(luò )中的每個(gè)節點(diǎn)都維護一個(gè)路由表，路由表的每項都是與本節點(diǎn)相鄰的節點(diǎn)。一個(gè)典型節點(diǎn)路由表內容如表1所示。

　　每個(gè)節點(diǎn)會(huì )對路由表中的每項根據總鏈路代價(jià)進(jìn)行排序，總鏈路代價(jià)最小的對應的節點(diǎn)會(huì )被選為默認路由，只要節點(diǎn)有數據要發(fā)送或者轉發(fā)，都會(huì )將數據發(fā)往默認路由。

　　總鏈路代價(jià)表示的是這條鏈路信道的質(zhì)量，該值越小越好，它是本地鏈路代價(jià)和前驅節點(diǎn)鏈路代價(jià)兩者之和。前驅節點(diǎn)鏈路代價(jià)是從本節點(diǎn)定期發(fā)送的路由廣播包中獲取的。如果前驅節點(diǎn)是控制器，那么前驅節點(diǎn)鏈路代價(jià)是0.本地鏈路代價(jià)指的是自身節點(diǎn)同前驅節點(diǎn)之間信道的鏈路代價(jià)，表示的是通信信道質(zhì)量，該值越小越好。為了計算本地鏈路代價(jià)，必須要維護長(cháng)期發(fā)送數據包總數LT.長(cháng)期發(fā)送數據包成功數LS.近期發(fā)送數據包總數ST 和近期發(fā)送數據包成功數SS