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(多图) 能同时满足高低端血压计设计的软硬件平台

RTAC Americas Gabriel Sanchez?? 2010年03月05日 ?? 收藏0

  在设计血压计等应用时,产品设计和开发人员总是被要求创造各种不同的设计,硬件和软件维护都成了问题。有没有一种方案可以实现低端和高端产品之间的兼容性?使得设计和开发人员能够设计出一个软硬件平台,以适应各种产品的不同特性?本文将介绍这种方案。

  产品设计和开发人员总是被要求创造各种不同的设计,从低成本低端产品到高成本高端产品。这就给设计团队带来了问题,因为当硬件出现问题时,就必须对三至四个不同硬件主板进行修改。

  软件也是一个问题。软件维护不仅费用昂贵,而且同时维护几个产品也是一项艰巨的任务。Flexis QE128微控制器实现了低端和高端产品之间的兼容性。这使得设计和开发人员能够设计出一个软硬件平台,并根据需要添加和拆解硬件和软件,以适应各种产品的不同特性。

  硬件架构

  新 Flexis器件能够让硬件开发人员为几个项目开发出一个硬件平台,将那些要求更高集成的设计部件放入单独的物料单中。在印刷电路板布局过程中,不同构造块被放入不同区域并在其自己的区域内走线,使设计呈现模块化的视图。每个模块都代表一个单独的构造块,只有在创建新设计时才添加进去。这种方法就是硬件构造块方法。

  图1是高端血压计演示板的框图。低端设计可以使用相同的硬件和印刷电路板,但不能使用系统中未使用的安装区。例如,低端应用可能不具备在印刷电路板上进行连接的能力,因此,该设计的物料单可能就不包括与连接有关的硬件。

血压计框图

图1:血压计框图。

  软件架构

  整个平台的软件被开发为非阻塞式,因此,MCU能够在没有操作系统的情况下处理几项不同的任务。每个模块都作为独立状态机或基于中断的流程进行工作,每次MCU通过代码运行时状态机都会自动更新。以这种格式编写的代码让MCU总能返回到主循环,即使当一项任务正确地停止工作时,MCU也能继续运行。图2 显示了软件的工作流程。

血压计软件流程图

图2:血压计软件流程图。

  当程序中添加新模块时,初始化代码就?插入代码,简单地调用一下主循环内的子程序,就能使工作代码模块保持运行。

  血压计应用

  两款演示产品显示出新Flexis器件给设计和开发人员带来的灵活性。该应用建立在相同的硬件和软件平台上。

  心跳检测

  当给绑在一个人手臂上的袖带放气时,您可以发现袖带上的总压力有轻微的变化(图3)。袖带上的这种压力变化实际上是由于血液循环的压力变化引起的。这种变化通过一个高通滤波器(频率为1Hz,并设置偏置)放大。这个新信号就是心跳信号。

心跳信号

图3:心跳信号。

  该信号显示压力信号的变化,是一段时间内病人心跳的图形显示(图4)。

一段时间的心跳示意图

图4:一段时间的心跳示意图。

  使用HCS08进行心脏收缩和心脏舒张测量

  使用前面所解释的心跳检测,简单的示波法可用来决定收缩压(SBP)和舒张压(DBP)。这种简单的测量基于这种的观点,即当袖带充气时,心跳信号的幅度在整个SBP内变化。当袖带放气时,心跳信号的幅度随着袖带压力传给病人的收缩压而升高。随着袖带压力的进一步降低,脉搏的幅度继续增加,直到达到最大脉搏,即平均动脉压(MAP),然后快速下降,直到达到舒张压(图5)。

心跳与舒张压的比较

图5:心跳与舒张压的比较。

  使用Coldfire V1进行心脏收缩和心脏舒张测量

  如果使用简单示波法,病人手臂上的袖带的冲气压必须高于病人的收缩压。而问题是系统并不直到病人的收缩压,因此,系统就必须给袖带过度冲气,以确保能够发现收缩压,但这样病人会很不舒服。使用Coldfire V1,系统可以采用反向示波法。在该方法中,32位内核可以过滤掉袖带冲气过程中电机所带来的噪声。


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血压计? HCS08? QE128?

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