能同時(shí)滿足高低端血壓計(jì)設(shè)計(jì)的軟硬件平臺(tái)
RTAC Americas Gabriel Sanchez
摘要： 產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)人員總是被要求創(chuàng)造各種不同的設(shè)計(jì)，從低成本低端產(chǎn)品到高成本高端產(chǎn)品。這就給設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)帶來(lái)了問(wèn)題，因?yàn)楫?dāng)硬件出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，就必須對(duì)三至四個(gè)不同硬件主板進(jìn)行修改。
Abstract：
Key words :
在設(shè)計(jì)血壓計(jì)等應(yīng)用時(shí)，產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)人員總是被要求創(chuàng)造各種不同的設(shè)計(jì)，硬件和軟件維護(hù)都成了問(wèn)題。有沒(méi)有一種方案可以實(shí)現(xiàn)低端和高端產(chǎn)品之間的兼容性？使得設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)人員能夠設(shè)計(jì)出一個(gè)軟硬件平臺(tái)，以適應(yīng)各種產(chǎn)品的不同特性？本文將介紹這種方案。
產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)人員總是被要求創(chuàng)造各種不同的設(shè)計(jì)，從低成本低端產(chǎn)品到高成本高端產(chǎn)品。這就給設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)帶來(lái)了問(wèn)題，因?yàn)楫?dāng)硬件出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，就必須對(duì)三至四個(gè)不同硬件主板進(jìn)行修改。
軟件也是一個(gè)問(wèn)題。軟件維護(hù)不僅費(fèi)用昂貴，而且同時(shí)維護(hù)幾個(gè)產(chǎn)品也是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。Flexis QE128微控制器實(shí)現(xiàn)了低端和高端產(chǎn)品之間的兼容性。這使得設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)人員能夠設(shè)計(jì)出一個(gè)軟硬件平臺(tái)，并根據(jù)需要添加和拆解硬件和軟件，以適應(yīng)各種產(chǎn)品的不同特性。
硬件架構(gòu)
新 Flexis器件能夠讓硬件開(kāi)發(fā)人員為幾個(gè)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)出一個(gè)硬件平臺(tái)，將那些要求更高集成的設(shè)計(jì)部件放入單獨(dú)的物料單中。在印刷電路板布局過(guò)程中，不同構(gòu)造塊被放入不同區(qū)域并在其自己的區(qū)域內(nèi)走線，使設(shè)計(jì)呈現(xiàn)模塊化的視圖。每個(gè)模塊都代表一個(gè)單獨(dú)的構(gòu)造塊，只有在創(chuàng)建新設(shè)計(jì)時(shí)才添加進(jìn)去。這種方法就是硬件構(gòu)造塊方法。
圖1是高端血壓計(jì)演示板的框圖。低端設(shè)計(jì)可以使用相同的硬件和印刷電路板，但不能使用系統(tǒng)中未使用的安裝區(qū)。例如，低端應(yīng)用可能不具備在印刷電路板上進(jìn)行連接的能力，因此，該設(shè)計(jì)的物料單可能就不包括與連接有關(guān)的硬件。
圖1：血壓計(jì)框圖
軟件架構(gòu)
整個(gè)平臺(tái)的軟件被開(kāi)發(fā)為非阻塞式，因此，MCU能夠在沒(méi)有操作系統(tǒng)的情況下處理幾項(xiàng)不同的任務(wù)。每個(gè)模塊都作為獨(dú)立狀態(tài)機(jī)或基于中斷的流程進(jìn)行工作，每次MCU通過(guò)代碼運(yùn)行時(shí)狀態(tài)機(jī)都會(huì)自動(dòng)更新。以這種格式編寫的代碼讓MCU總能返回到主循環(huán)，即使當(dāng)一項(xiàng)任務(wù)正確地停止工作時(shí)，MCU也能繼續(xù)運(yùn)行。圖2 顯示了軟件的工作流程。
圖2：血壓計(jì)軟件流程圖
當(dāng)程序中添加新模塊時(shí)，初始化代碼就?插入代碼，簡(jiǎn)單地調(diào)用一下主循環(huán)內(nèi)的子程序，就能使工作代碼模塊保持運(yùn)行。
血壓計(jì)應(yīng)用
兩款演示產(chǎn)品顯示出新Flexis器件給設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)人員帶來(lái)的靈活性。該應(yīng)用建立在相同的硬件和軟件平臺(tái)上。
心跳檢測(cè)
當(dāng)給綁在一個(gè)人手臂上的袖帶放氣時(shí)，您可以發(fā)現(xiàn)袖帶上的總壓力有輕微的變化(圖3)。袖帶上的這種壓力變化實(shí)際上是由于血液循環(huán)的壓力變化引起的。這種變化通過(guò)一個(gè)高通濾波器(頻率為1Hz，并設(shè)置偏置)放大。這個(gè)新信號(hào)就是心跳信號(hào)。
圖3：心跳信號(hào)
該信號(hào)顯示壓力信號(hào)的變化，是一段時(shí)間內(nèi)病人心跳的圖形顯示(圖4)。
圖4：一段時(shí)間的心跳示意圖
使用HCS08進(jìn)行心臟收縮和心臟舒張測(cè)量
使用前面所解釋的心跳檢測(cè)，簡(jiǎn)單的示波法可用來(lái)決定收縮壓(SBP)和舒張壓(DBP)。這種簡(jiǎn)單的測(cè)量基于這種的觀點(diǎn)，即當(dāng)袖帶充氣時(shí)，心跳信號(hào)的幅度在整個(gè)SBP內(nèi)變化。當(dāng)袖帶放氣時(shí)，心跳信號(hào)的幅度隨著袖帶壓力傳給病人的收縮壓而升高。隨著袖帶壓力的進(jìn)一步降低，脈搏的幅度繼續(xù)增加，直到達(dá)到最大脈搏，即平均動(dòng)脈壓(MAP)，然后快速下降，直到達(dá)到舒張壓(圖5)。
圖5：心跳與舒張壓的比較
使用Coldfire V1進(jìn)行心臟收縮和心臟舒張測(cè)量
如果使用簡(jiǎn)單示波法，病人手臂上的袖帶的沖氣壓必須高于病人的收縮壓。而問(wèn)題是系統(tǒng)并不直到病人的收縮壓，因此，系統(tǒng)就必須給袖帶過(guò)度沖氣，以確保能夠發(fā)現(xiàn)收縮壓，但這樣病人會(huì)很不舒服。使用Coldfire V1，系統(tǒng)可以采用反向示波法。在該方法中，32位內(nèi)核可以過(guò)濾掉袖帶沖氣過(guò)程中電機(jī)所帶來(lái)的噪聲。
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