能同時滿足高低端血壓計設計的軟硬件平臺
RTAC Americas Gabriel Sanchez
摘要： 產(chǎn)品設計和開發(fā)人員總是被要求創(chuàng)造各種不同的設計，從低成本低端產(chǎn)品到高成本高端產(chǎn)品。這就給設計團隊帶來了問題，因為當硬件出現(xiàn)問題時，就必須對三至四個不同硬件主板進行修改。
Abstract：
Key words :
在設計血壓計等應用時，產(chǎn)品設計和開發(fā)人員總是被要求創(chuàng)造各種不同的設計，硬件和軟件維護都成了問題。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？使得設計和開發(fā)人員能夠設計出一個軟硬件平臺，以適應各種產(chǎn)品的不同特性？本文將介紹這種方案。
產(chǎn)品設計和開發(fā)人員總是被要求創(chuàng)造各種不同的設計，從低成本低端產(chǎn)品到高成本高端產(chǎn)品。這就給設計團隊帶來了問題，因為當硬件出現(xiàn)問題時，就必須對三至四個不同硬件主板進行修改。
軟件也是一個問題。軟件維護不僅費用昂貴，而且同時維護幾個產(chǎn)品也是一項艱巨的任務。Flexis QE128微控制器實現(xiàn)了低端和高端產(chǎn)品之間的兼容性。這使得設計和開發(fā)人員能夠設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，以適應各種產(chǎn)品的不同特性。
硬件架構
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，使設計呈現(xiàn)模塊化的視圖。每個模塊都代表一個單獨的構造塊，只有在創(chuàng)建新設計時才添加進去。這種方法就是硬件構造塊方法。
圖1是高端血壓計演示板的框圖。低端設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，低端應用可能不具備在印刷電路板上進行連接的能力，因此，該設計的物料單可能就不包括與連接有關的硬件。
圖1：血壓計框圖
軟件架構
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。每個模塊都作為獨立狀態(tài)機或基于中斷的流程進行工作，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)，即使當一項任務正確地停止工作時，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。
血壓計應用
兩款演示產(chǎn)品顯示出新Flexis器件給設計和開發(fā)人員帶來的靈活性。該應用建立在相同的硬件和軟件平臺上。
心跳檢測
當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，即當袖帶充氣時，心跳信號的幅度在整個SBP內(nèi)變化。當袖帶放氣時，心跳信號的幅度隨著袖帶壓力傳給病人的收縮壓而升高。隨著袖帶壓力的進一步降低，脈搏的幅度繼續(xù)增加，直到達到最大脈搏，即平均動脈壓(MAP)，然后快速下降，直到達到舒張壓(圖5)。
圖5：心跳與舒張壓的比較
使用Coldfire V1進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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