新型便攜式心電監(jiān)測儀的軟硬件設計

四、系統(tǒng)軟件設計

軟件設計主要包括嵌入式操作系統(tǒng)uClinux在S3C44B0X上的移植，心電數(shù)據(jù)的采集和存儲，基于S3C44B0X的嵌入式GUI的實現(xiàn)，網(wǎng)絡設備驅動程序開發(fā)等。

4.1、嵌入式uClinux操作系統(tǒng)在S3C44B0X上的移植

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

Bootloader從本質上講它不屬于系統(tǒng)內核，在CPU上電啟動后即開始運行，創(chuàng)立初始化環(huán)境和引導內核。這部分代碼用匯編語言編寫，主要完成硬件初始化，對系統(tǒng)的存儲映射（memory map）進行初始化設置等操作，同時改變PC值，使得CPU開始從SDRM執(zhí)行操作系統(tǒng)的內核。

內核移植時首先RedHat Linux環(huán)境下下載源代碼文件包建立交叉編譯環(huán)境，接著進入uClinux-dist文件夾進行內核配置，系統(tǒng)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，會現(xiàn)頂層菜單，選擇硬件系統(tǒng)、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Linux-2.4-x,C庫選uClibc。接著要修改源代碼，對應于各個硬件的子目錄中，例如在uClinux-dist/linux-2.4-x/drivers/修改或增加驅動程序；保存設置退出后運行再執(zhí)行make dep和make lib_only命令,生成C庫；運行make user_only生成應用程序；接著運行make romfs和make image,生成rom文件系統(tǒng)，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(tǒng)運行的內核文件，這時可以在uClinux-dist/images中出現(xiàn)三個文件: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(tǒng)?！皉am”和“rom”文件可以通過超級終端從PC串口下載到嵌入式系統(tǒng)的內存中直接運行，這時超級終端上也將顯示uClinux的啟動信息。

4.2、基于S3C44B0X的嵌入式GUI的實現(xiàn)

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

4.3、RTL8019AS驅動程序在uClinux下的實現(xiàn)

在uClinux中，網(wǎng)絡接口被看作是一個發(fā)送和接收數(shù)據(jù)包的實體，用一個net_device的數(shù)據(jù)結構表示，在數(shù)據(jù)結構中定義對網(wǎng)絡接口的各種操作。程序我們是在uClinux網(wǎng)絡驅動文件的基礎上修改而成，主要修改在/drivers/net下的兩個文件：ne.c和8390.c，包括芯片的初始化、收包、網(wǎng)絡注冊等大部分工作。內核在初始化時會自動調用函數(shù)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驅動程序，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做寄存器的相關設置，最后根據(jù)starp的值來啟動和關閉RTL8019AS。

五、結束語

針對心電信號ECG極其微弱和極易受到外界干擾的特點，本文的創(chuàng)新點為采用具有低漂移、共模抑制比的儀表放大器AD620對信號進行初級放大，并設計右腿驅動電路以增強信號的抗干擾能力； LCD的引入給人直觀的印象和常識性的判斷；采集到的數(shù)據(jù)可通過以太網(wǎng)實時傳輸?shù)竭h程數(shù)據(jù)中心，供專家分析和診斷；嵌入式uClinux的引入保證了系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠的運行；小型化的設計，更有利于患者的攜帶。隨著心血管疾病的發(fā)病率不斷地逐年上升，這種便攜式心電監(jiān)護儀具有很高的應用價值和良好的市場前景。

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