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满足高低端血压计设计的软硬件平台

时间：2010-03-07 09:24:35

关键字：血压计软硬件硬件平台 MCU

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[导读]满足高低端血压计设计的软硬件平台

　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。

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。

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。

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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)。

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)。

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。