《電子技術應用》
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能同時滿足高低端血壓計設計的軟硬件平臺
RTAC Americas Gabriel Sanchez
摘要: 產品設計和開發人員總是被要求創造各種不同的設計,從低成本低端產品到高成本高端產品。這就給設計團隊帶來了問題,因為當硬件出現問題時,就必須對三至四個不同硬件主板進行修改。
Abstract:
Key words :

 

         在設計血壓計等應用時,產品設計和開發人員總是被要求創造各種不同的設計,硬件和軟件維護都成了問題。有沒有一種方案可以實現低端和高端產品之間的兼容性?使得設計和開發人員能夠設計出一個軟硬件平臺,以適應各種產品的不同特性?本文將介紹這種方案。
  產品設計和開發人員總是被要求創造各種不同的設計,從低成本低端產品到高成本高端產品。這就給設計團隊帶來了問題,因為當硬件出現問題時,就必須對三至四個不同硬件主板進行修改。
  軟件也是一個問題。軟件維護不僅費用昂貴,而且同時維護幾個產品也是一項艱巨的任務。Flexis QE128微控制器實現了低端和高端產品之間的兼容性。這使得設計和開發人員能夠設計出一個軟硬件平臺,并根據需要添加和拆解硬件和軟件,以適應各種產品的不同特性。
  硬件架構
  新 Flexis器件能夠讓硬件開發人員為幾個項目開發出一個硬件平臺,將那些要求更高集成的設計部件放入單獨的物料單中。在印刷電路板布局過程中,不同構造塊被放入不同區域并在其自己的區域內走線,使設計呈現模塊化的視圖。每個模塊都代表一個單獨的構造塊,只有在創建新設計時才添加進去。這種方法就是硬件構造塊方法。
  圖1是高端血壓計演示板的框圖。低端設計可以使用相同的硬件和印刷電路板,但不能使用系統中未使用的安裝區。例如,低端應用可能不具備在印刷電路板上進行連接的能力,因此,該設計的物料單可能就不包括與連接有關的硬件。
 
圖1:血壓計框圖
 
  軟件架構
  整個平臺的軟件被開發為非阻塞式,因此,MCU能夠在沒有操作系統的情況下處理幾項不同的任務。每個模塊都作為獨立狀態機或基于中斷的流程進行工作,每次MCU通過代碼運行時狀態機都會自動更新。以這種格式編寫的代碼讓MCU總能返回到主循環,即使當一項任務正確地停止工作時,MCU也能繼續運行。圖2 顯示了軟件的工作流程。
圖2:血壓計軟件流程圖
 
  當程序中添加新模塊時,初始化代碼就?插入代碼,簡單地調用一下主循環內的子程序,就能使工作代碼模塊保持運行。
  血壓計應用
  兩款演示產品顯示出新Flexis器件給設計和開發人員帶來的靈活性。該應用建立在相同的硬件和軟件平臺上。
  心跳檢測
  當給綁在一個人手臂上的袖帶放氣時,您可以發現袖帶上的總壓力有輕微的變化(圖3)。袖帶上的這種壓力變化實際上是由于血液循環的壓力變化引起的。這種變化通過一個高通濾波器(頻率為1Hz,并設置偏置)放大。這個新信號就是心跳信號。
圖3:心跳信號
 
  該信號顯示壓力信號的變化,是一段時間內病人心跳的圖形顯示(圖4)。
圖4:一段時間的心跳示意圖
 
  使用HCS08進行心臟收縮和心臟舒張測量
 
  使用前面所解釋的心跳檢測,簡單的示波法可用來決定收縮壓(SBP)和舒張壓(DBP)。這種簡單的測量基于這種的觀點,即當袖帶充氣時,心跳信號的幅度在整個SBP內變化。當袖帶放氣時,心跳信號的幅度隨著袖帶壓力傳給病人的收縮壓而升高。隨著袖帶壓力的進一步降低,脈搏的幅度繼續增加,直到達到最大脈搏,即平均動脈壓(MAP),然后快速下降,直到達到舒張壓(圖5)。
圖5:心跳與舒張壓的比較
 
  使用Coldfire V1進行心臟收縮和心臟舒張測量
 
  如果使用簡單示波法,病人手臂上的袖帶的沖氣壓必須高于病人的收縮壓。而問題是系統并不直到病人的收縮壓,因此,系統就必須給袖帶過度沖氣,以確保能夠發現收縮壓,但這樣病人會很不舒服。使用Coldfire V1,系統可以采用反向示波法。在該方法中,32位內核可以過濾掉袖帶沖氣過程中電機所帶來的噪聲。
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