新型便携式心电监测仪的软硬件设计

四、系统软件设计

软件设计主要包括嵌入式操作系统uClinux在S3C44B0X上的移植，心电数据的采集和存储，基于S3C44B0X的嵌入式GUI的实现，网络设备驱动程序开发等。

4.1、嵌入式uClinux操作系统在S3C44B0X上的移植

uClinux是专门针对无MMU(Memory Management Unit 内存管理单元)的处理器而设计的一种免费开放源代码的操作系统。支持多任务，采取模块化设计。系统移植可分为bootloader和内核的移植两大部分。

Bootloader从本质上讲它不属于系统内核，在CPU上电启动后即开始运行，创立初始化环境和引导内核。这部分代码用汇编语言编写，主要完成硬件初始化，对系统的存储映射（memory map）进行初始化设置等操作，同时改变PC值，使得CPU开始从SDRM执行操作系统的内核。

内核移植时首先RedHat Linux环境下下载源代码文件包建立交叉编译环境，接着进入uClinux-dist文件夹进行内核配置，系统配置主要由三部分组成：Makefile、配置文件（config.in）和配置工具（在/script目录下）。运行make menuconfig命令，会现顶层菜单，选择硬件系统、内核版本和C库的选择，我们在这里vendors选Samsung的S3C44B0X，内核版本为Linux-2.4-x,C库选uClibc。接着要修改源代码，对应于各个硬件的子目录中，例如在uClinux-dist/linux-2.4-x /drivers/修改或增加驱动程序；保存设置退出后运行再执行make dep和make lib_only命令,生成C库；运行make user_only生成应用程序；接着运行make romfs和make image,生成rom文件系统，拷贝内核文件到uClinux-dist/images中；最后运行make,生成可供嵌入式系统运行的内核文件，这时可以在uClinux-dist/images中出现三个文件:含“rom”是压缩内核，含“ram”是直接运行的内核，romfs.img是 uClinux的文件系统。“ram”和“rom”文件可以通过超级终端从PC串口下载到嵌入式系统的内存中直接运行，这时超级终端上也将显示 uClinux的启动信息。

4.2、基于S3C44B0X的嵌入式GUI的实现

屏幕驱动的程序设计主要是PSD（Pointer to Screen Device）的结构指针，指针所指向的结构中记录了有关的一切属性，根据显示属性判断选择那个子函数来提供有关的显示函数。图形引擎调用PSD完成矩形，圆形等作图函数，这些函数调用底层的屏幕驱动基本作图函数来完成图形显示。

4.3、RTL8019AS驱动程序在uClinux下的实现

在uClinux中，网络接口被看作是一个发送和接收数据包的实体，用一个net_device的数据结构表示，在数据结构中定义对网络接口的各种操作。程序我们是在uClinux网络驱动文件的基础上修改而成，主要修改在/drivers/net下的两个文件：ne.c和8390.c，包括芯片的初始化、收包、网络注册等大部分工作。内核在初始化时会自动调用函数ne_probe()，读取RTL8019AS标识寄存器，检测设备是否存在以决定是否启动驱动程序，配置和初始化硬件，然后初始化net_device结构中的变量，再调用Rtl8019as_init()对RTL8019AS做寄存器的相关设置，最后根据starp的值来启动和关闭RTL8019AS。

五、结束语

针对心电信号ECG极其微弱和极易受到外界干扰的特点，本文的创新点为采用具有低漂移、共模抑制比的仪表放大器AD620对信号进行初级放大，并设计右腿驱动电路以增强信号的抗干扰能力； LCD的引入给人直观的印象和常识性的判断；采集到的数据可通过以太网实时传输到远程数据中心，供专家分析和诊断；嵌入式uClinux的引入保证了系统稳定、可靠的运行；小型化的设计，更有利于患者的携带。随着心血管疾病的发病率不断地逐年上升，这种便携式心电监护仪具有很高的应用价值和良好的市场前景。

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作者：未知 来源：医疗电子网