ARM工控核心板在免疫熒光檢測儀中的應用
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免疫熒光檢測儀根據(jù)熒光免疫分析原理，通過快速定量檢測CRP(全程C-反應蛋白)以確定抗原或抗體的性質(zhì)指導臨床用藥，檢測流程如圖1所示。
圖1 熒光檢測流程
免疫熒光檢測儀控制板功能需求：
- 中英文顯示界面及觸摸屏操作;
- RS-232接口，用于驅(qū)動微打、與單片機通訊;
- 以太網(wǎng)接口，與LIS(實驗室信息管理系統(tǒng))連接;
- 支持浮點運算，快速數(shù)據(jù)處理;
- 可靠電磁兼容設計，醫(yī)療器械認證。
1.1 免疫熒光檢測儀控制板設計難點
1. 醫(yī)療器械認證失敗，銷售受阻
醫(yī)療檢測器械為智能型電子設備，靜電、電磁干擾直接影響檢測的靈敏度與檢測結(jié)果的準確性，造成醫(yī)生誤判，間接影響患者的人身安全。因此，醫(yī)療器械在上市前，要通過嚴格的電磁兼容測試。工程師在設計控制板之初，簡單的理解只要做好屏蔽、良好接地就能通過電磁兼容設計，而在產(chǎn)品認證測試中，最基本的靜電接觸放電4KV便無法通過。
2. 觸摸屏“飛點”嚴重，頻繁操作失誤
檢測儀采用5.6寸四線電阻式觸摸屏，在操作過程中“飛點”現(xiàn)象嚴重，導致頻繁誤操作并影響用戶體驗。通過觸摸屏繪線，可發(fā)現(xiàn)明顯的“毛刺”與“波浪”，如圖2所示。
圖2 觸摸屏操作繪線
3. 偶發(fā)性斷電重啟失敗，造成設備無法正常使用
熒光檢測儀關(guān)機采取直接斷電方式，測試過程中發(fā)現(xiàn)在頻繁的開關(guān)機操作中，設備偶爾出現(xiàn)無法啟動的現(xiàn)象，分析發(fā)現(xiàn)，該現(xiàn)象為斷電后操作系統(tǒng)文件系統(tǒng)丟失(原存儲在flash中)。偶發(fā)性現(xiàn)象在早期所有測試樣機中均不同程度復現(xiàn)，嚴重影響產(chǎn)品品質(zhì)。
1.2 方案推薦
針對客戶的功能需求與設計難點，ZLG致遠電子推薦采用M3352工控核心板，協(xié)助客戶快速完成產(chǎn)品開發(fā)，項目框圖如圖3所示。
圖3 項目框圖
1. 電磁兼容抗干擾設計
電磁兼容抗干擾設計包括接地、屏蔽、濾波、接口電路保護、PCB布局布線設計等多個方面，M3352核心板配套開源的評估底板通過了電磁兼容工業(yè)4級的測試。如空氣放電±15KV測試，接觸放電±8KV測試，雷擊(浪涌)抗擾度2KV電容耦合與氣體放電管耦合(1次/分鐘)測試。
2. 觸摸屏硬件濾波配合軟件驅(qū)動去除“飛點”
四線電阻觸摸屏接口電路如圖4所示，為防止觸摸屏受干擾而出現(xiàn)較大識別誤差，加入了低通濾波電路;需注意電容 C78～C81選型，容值不能超過0.01μF，否則觸摸屏反映遲鈍或無法正常識別，建議取值1nF。
圖4 觸摸屏電路
除硬件濾波外，觸摸屏驅(qū)動需增加去除“飛點”的算法處理，最終的觸摸屏實現(xiàn)效果如圖5所示，繪線已十分平滑。
圖5 觸摸屏繪線
3. 十萬次flash掉電測試，可靠文件系統(tǒng)
設備斷電重啟后無法啟動，多為意外斷電導致的文件系統(tǒng)損壞或文件系統(tǒng)丟失。文件系統(tǒng)是指操作系統(tǒng)用于明確磁盤或分區(qū)上文件的方法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，即在磁盤上組織文件的方法。
文件系統(tǒng)常見異常：
- 文件系統(tǒng)掉電丟失，系統(tǒng)無法啟動、重要記錄數(shù)據(jù)丟失;
- 文件系統(tǒng)損壞，存儲數(shù)據(jù)出現(xiàn)位錯亂、重要文件無法打開讀取。
- M3352核心板以及ZLG致遠電子ARM工控產(chǎn)品，文件系統(tǒng)在讀寫過程中經(jīng)過10萬次頻繁上下電測試：
- 確保文件系統(tǒng)可靠;
- 確保意外掉電文件系統(tǒng)不丟失。
1.3 推薦產(chǎn)品
圖6 M3352核心板
M3352核心板，靜電、浪涌、脈沖抗干擾設計符合工業(yè)4級;
主要功能特點：
- TI Cortex-A8 AM3352處理器，800MHz主頻
- 支持WinCE與嵌入式Linux操作系統(tǒng)
- 6 路UART接口
- 2 路CAN接口
- 2 路高速 USB OTG(內(nèi)置PHY，480Mbps)
- 2路以太網(wǎng)(其中1路為千兆MAC)
- 機械尺寸 60mmx45mm
- 工作溫度-40℃ ~+85℃
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