基于射频技术的穿戴式医疗仪器的设计

nRF9部寄存器进行配置，主要是对五类寄存器进行配置：一是射频配置寄存器共10个字节，包括中心频点、无线发 送功率配置、接收灵敏度、收发数据的有效字节数、接收地址配置等重要信息；二是发送数据寄存器，共32字节，MCU要向外发的数据就需要写在这里；三是发 送地址，共4个字节，一对收发设备要正常通信，就需要发送端的发送地址与接收端的接收地址配置相同；四是接收数据寄存器，共32字节，nRF905接收到 的有效数据就存储在这些寄存器中，MCU可以在需要时到这里读取；五是状态寄存器，1个字节，含有地址匹配和数据就绪的信息，一般不用。控制总线主要用来 选取nRF905不同的工作模式（4种模式，如表1所示）；查询nRF905当前的状态（数据发送或接收是否完成）；使能nRF905的SPI等。

表1、nRF905工作

2．3．2、软件设计

本设计前端采用C8051F330单片机来实的A／D转换以及对nRF905的控制。C80部自带10位的A／D转换器、支持SPI通讯、体积功耗低 且运行快，因而有很广泛的应用。本设计的前端软件设计流程图3所示：首先是对MCU进行初始化，包括A／D转换器以及SPI通讯方式所对应的寄器的设置。 接着MCU通过SPI总线对nRF9的五个积存器根据需要进行配置。初始化完毕后，MCU查询后端是否请求送数。当后端有请求送数时（通过nRF905向 前端发送特定的命令字），MCU启动A／D转换，然后将转换后得到的数进行加密，再通过nRF905发送给后端。后端的软件设计流程跟前端点类似，先对ARM9和nRF905进行初始化，然nRF905向前端发送送数请求，接着进行数据接收，将接收到的数据进行解密，最后将解密后的数据再进一步作后续处 理。特别要注意的是，在配置前后端的nRF905发送地址时，要注意发送端的发送地址应接收端设备的接收地址相同，在实际工作中nRF90可以自动滤除地 址不相同的数据，只有地址匹配且校验正确的数据才会被接受，并存储在接收数据寄存器中。

图3、软件设计流程

3、实验结果

实验中，为了避免AES加密的时间需求同A／D采样率发生时问上的冲突，首先对128位的AES加密C8051F330上的执行效率进行了计算，发现 完成一密所需时间约3．8ms。这同设计中心电和脉搏波的采样率（分别为5ms和16．7鹏）刚好无时间冲突。后端采用的是S3C2440，它的执行速度 要比C80高出许多，因而时间上肯定能保证无冲突。实验最后分别对心电和脉搏波进行了监测，并将后端接收到的数据通过串口发送的PC机进行显示，显示程序 采用的是VC6．0编写，显示结果如图4和图5所示：

图4、接收到的心电信号

图5、接收到的脉搏信号

4、总结

本设计采用nRD05射频芯片来实现穿戴式医器中人体到用户主机的生理信号无线传输。同时，本设计充分考虑了数据传输的安全性，对数据进行了128的 AES加密处理。由实验结果可以看出，本设计可以证生理信号的实时、安全、准确无线传输。同时，可以看出，由于前端的控制芯片采用的是MCU，其处理速度 限。因而，如果要监测频率范围更高的生理信号（如心音：3Hz—S00H2）或者同时监测多个生理参数，用更高处理速度的芯片，如DSP。此外，设计的后 端采的是ARM9，它的处理速度、协调性能都特别强，可以过添加一些硬件设备，如LCD，将后端作成一个手持备，或者添加一些如GPRS等远程传输硬件， 实现信号远程传输，从而更大地提高该仪器的功能。这些也是我们以后将进一步着手的工作。