能同時滿足高低端血壓計設(shè)計的軟硬件平臺
RTAC Americas Gabriel Sanchez
摘要： 產(chǎn)品設(shè)計和開發(fā)人員總是被要求創(chuàng)造各種不同的設(shè)計,，從低成本低端產(chǎn)品到高成本高端產(chǎn)品,。這就給設(shè)計團(tuán)隊帶來了問題，因為當(dāng)硬件出現(xiàn)問題時,，就必須對三至四個不同硬件主板進(jìn)行修改。
Abstract：
Key words :
在設(shè)計血壓計等應(yīng)用時，產(chǎn)品設(shè)計和開發(fā)人員總是被要求創(chuàng)造各種不同的設(shè)計,，硬件和軟件維護(hù)都成了問題,。有沒有一種方案可以實現(xiàn)低端和高端產(chǎn)品之間的兼容性？使得設(shè)計和開發(fā)人員能夠設(shè)計出一個軟硬件平臺,，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)計和開發(fā)人員總是被要求創(chuàng)造各種不同的設(shè)計,，從低成本低端產(chǎn)品到高成本高端產(chǎn)品,。這就給設(shè)計團(tuán)隊帶來了問題，因為當(dāng)硬件出現(xiàn)問題時,，就必須對三至四個不同硬件主板進(jìn)行修改,。
軟件也是一個問題。軟件維護(hù)不僅費用昂貴,，而且同時維護(hù)幾個產(chǎn)品也是一項艱巨的任務(wù),。Flexis QE128微控制器實現(xiàn)了低端和高端產(chǎn)品之間的兼容性。這使得設(shè)計和開發(fā)人員能夠設(shè)計出一個軟硬件平臺,，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器件能夠讓硬件開發(fā)人員為幾個項目開發(fā)出一個硬件平臺,，將那些要求更高集成的設(shè)計部件放入單獨的物料單中,。在印刷電路板布局過程中，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)計呈現(xiàn)模塊化的視圖,。每個模塊都代表一個單獨的構(gòu)造塊，只有在創(chuàng)建新設(shè)計時才添加進(jìn)去,。這種方法就是硬件構(gòu)造塊方法,。
圖1是高端血壓計演示板的框圖。低端設(shè)計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)計的物料單可能就不包括與連接有關(guān)的硬件。
圖1：血壓計框圖
軟件架構(gòu)
整個平臺的軟件被開發(fā)為非阻塞式,，因此,，MCU能夠在沒有操作系統(tǒng)的情況下處理幾項不同的任務(wù)。每個模塊都作為獨立狀態(tài)機或基于中斷的流程進(jìn)行工作,，每次MCU通過代碼運行時狀態(tài)機都會自動更新,。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)一項任務(wù)正確地停止工作時，MCU也能繼續(xù)運行,。圖2 顯示了軟件的工作流程,。
圖2：血壓計軟件流程圖
當(dāng)程序中添加新模塊時，初始化代碼就?插入代碼,，簡單地調(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行。
血壓計應(yīng)用
兩款演示產(chǎn)品顯示出新Flexis器件給設(shè)計和開發(fā)人員帶來的靈活性,。該應(yīng)用建立在相同的硬件和軟件平臺上,。
心跳檢測
當(dāng)給綁在一個人手臂上的袖帶放氣時，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際上是由于血液循環(huán)的壓力變化引起的,。這種變化通過一個高通濾波器(頻率為1Hz，并設(shè)置偏置)放大,。這個新信號就是心跳信號,。
圖3：心跳信號
該信號顯示壓力信號的變化，是一段時間內(nèi)病人心跳的圖形顯示(圖4),。
圖4：一段時間的心跳示意圖
使用HCS08進(jìn)行心臟收縮和心臟舒張測量
使用前面所解釋的心跳檢測，簡單的示波法可用來決定收縮壓(SBP)和舒張壓(DBP),。這種簡單的測量基于這種的觀點,，即當(dāng)袖帶充氣時，心跳信號的幅度在整個SBP內(nèi)變化,。當(dāng)袖帶放氣時,，心跳信號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量
如果使用簡單示波法,，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)就必須給袖帶過度沖氣,，以確保能夠發(fā)現(xiàn)收縮壓，但這樣病人會很不舒服,。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)核可以過濾掉袖帶沖氣過程中電機所帶來的噪聲,。
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