基于S3C2440的智能模擬人的控制

摘要：以S3C2440為平臺，實現(xiàn)了S3C2440單板機(jī)對智能模擬人的控制箱，按壓和通氣功能的控制，以及S3C2440與上位機(jī)通信功能，通過對內(nèi)核的裁剪和驅(qū)動及控制程序的編寫，不僅可以實現(xiàn)各種控制箱的操作，而且也可以對模擬人的按壓和通氣模擬操作功能進(jìn)行控制，產(chǎn)生與之對應(yīng)的各種模擬反應(yīng)。最后，提出了用設(shè)置加權(quán)系數(shù)的辦法解決按壓和通氣控制條反應(yīng)速率過緩問題。
關(guān)鍵詞：S3C2440；ARM9；VC；控制箱；按壓；通氣

0 引言
醫(yī)學(xué)模擬教學(xué)是利用各種模擬手段，再現(xiàn)臨床醫(yī)學(xué)的工作場景，為學(xué)習(xí)者提供一個無風(fēng)險的學(xué)習(xí)臨床知識和技能的條件與環(huán)境。醫(yī)學(xué)模擬教學(xué)以其對病人無創(chuàng)、方便、操作可重復(fù)、低成本等優(yōu)勢已經(jīng)成為現(xiàn)代醫(yī)學(xué)教學(xué)的主導(dǎo)方式之一。我國在臨床醫(yī)學(xué)模擬教學(xué)設(shè)備還處于比較低層次上，高端的教學(xué)設(shè)備多數(shù)還以進(jìn)口為主，自主研發(fā)并實際應(yīng)用很少。智能模擬人系統(tǒng)正是在這種情況下填補了現(xiàn)在國內(nèi)市場的空白，滿足我國臨床醫(yī)學(xué)高層次實踐教學(xué)需求。
智能綜合模擬人系統(tǒng)采用目前國際醫(yī)學(xué)模擬教學(xué)中比較流行的觸覺感知技術(shù)，可以逼真地模擬各種醫(yī)療過程，并對各個過程進(jìn)行實時監(jiān)控。本文主要介紹醫(yī)學(xué)教學(xué)和臨床教學(xué)中常用的除顫，CPR和Ventilation的操作實現(xiàn)方法，它們在醫(yī)學(xué)教學(xué)和臨床教學(xué)中起到了橋梁作用，使受訓(xùn)者的理論和臨床實踐很好地結(jié)合起來，極大地提高了受訓(xùn)者的應(yīng)變能力和現(xiàn)場處理能力。

1 S3C2440介紹
由于所需完成的功能眾多，對體積、功耗和性能諸多方面要求較高，如果用傳統(tǒng)的MCU處理，顯然不能滿足需要，所以這里采用S3C2440作為平臺搭建系統(tǒng)，三星公司推出的16／32位RISC微處理器S3C2440，采用ARM920T的內(nèi)核，0．13 μm的CMOS標(biāo)準(zhǔn)宏單元和存儲器單元，采用了新的總線架構(gòu)——AMBA。為手持設(shè)備和一般類型應(yīng)用提供了低價格，低功耗，高性能小型微處理器的解決方案，滿足了系統(tǒng)搭建的要求。
1．1 S3C2440的功能
S3C2440的杰出特點是其核心處理器(CPU)，是一個由Advanced RISC Machines有限公司設(shè)計的16／32位ARM920T、的RISC處理器。ARM-920T實現(xiàn)了MMU，AMBA BUS和Harvard高速緩沖體系結(jié)構(gòu)。這一結(jié)構(gòu)具有獨立的16 KB指令Cache和16 KB數(shù)據(jù)Cache。每個都是由具有8字長的行組成。通過提供一套完整的通用系統(tǒng)外設(shè)，S3C2440減少了整體系統(tǒng)成本和無需配置額外的組件。
綜合對芯片的功能描述，總共有以下17種功能：
(1)1．2 V內(nèi)核供電，1．8 V／2．5 V／3．3 V存儲器供電，3．3 V外部I／O供電，具備16 KB的I-Cache和16KB DCache／MMU微處理器。
(2)外部存儲控制器(SDRAM控制和片選邏輯)。
(3)LCD控制器(最大支持4K色STN和256色TFT)提供1通道LCD專用DMA。
(4)4通道DMA并有外部請求引腳。
(5)3通道UART。
(6)2通道SPI。
(7)1通道I2S-BUS音頻編解碼器接口。
(8)1通道I2C-BUS接口(多主支持)。
(9)AC97解碼器接口。
(10)兼容SD主接口協(xié)議1．O版和MMC卡協(xié)議2．1l兼容版。
(11)2端口USB主機(jī)／1端口USB設(shè)備(1．1版)。
(12)8通道10比特ADC和觸摸屏接口。
(13)具有日歷功能RTC。
(14)相機(jī)接口(最大4 096×4 096像素的投入支持)。
(15)130個通用I／O口和24通道外部中斷源。
(16)具有普通、慢速、空閑和掉電模式。
(17)具有PLL片上時鐘發(fā)生器。
1．2 S3C2440的主要特性
S3C2440相對于MCU有許多不同的特性，主要應(yīng)用于智能模擬人系統(tǒng)功能的特性包括以下幾方面：
(1)體系結(jié)構(gòu)：加強(qiáng)的ARM體系結(jié)構(gòu)MMU用于支持Linux。
(2)系統(tǒng)管理器：支持高速總線模式和異步總線模式，尋址空間每BANK 128 MB(總共1 GB)，支持掉電時SDRAM自刷新模式。
(3)RTC(實時時鐘)：32．768 kHz工作，具有報警中斷和節(jié)拍中斷。
(4)通用I／O端口：24個外部中斷端口，130個多功能輸入／輸出口。
(5)UART：3通道UART，可以基于DMA模式或中斷模式工作。
(6)A／D轉(zhuǎn)換和觸摸屏接口：8通道多路復(fù)用ADC，最大500 KSPS。
(7)工作電壓：輸入／輸出3．3 V，同時有5 V供電電壓接口。