基于ARM的医疗传感设备的设计与实现

JOURNALOFTIANJINUNIVERSITYOFTECHNOLOGYVol.25No.5Oct.2009

　　文章编号:16732095X(2009)0520065203

基于ARM的医疗传感设备的设计与实现

李　扬,朱　宁,贺　舜

(天津理工大学电子信息工程学院,天津300384)

摘　要:随着经济的发展和科技的提高,ARM的应用越来越广泛.本文介绍一种基于ARM的医疗传感器械的设计方案.在该系统中,ARM通过串口和连有传感器的51板通信.ARM板的核心板采用三星公司的S3C2410.通过移植u-boot,Linux完成系统的构架,图形界面采用QT,从51传来的数据就在QT下以图形界面显示给用户.除此之外,该系

统还具有播放mp3,mp4等功能,让病人在治疗的同时也能娱乐.关键词:ARM;QT;Qtopia;u-boot中图分类号:TP212.9　　　文献标识码:ADesigningofthemedicaldevicebasedonARM

LIYang,ZHUNing,HEShun

(SchoolofElectronicInformationEngineering,TianjinUniversityofTechnology,Tianjin300384,China)

Abstract:Withthedevelopmentofeconomyandimprovementoftechnology,ARMareappliedmoreandmorewidely.ThispaperisaboutaschemewhichisfromthemedicaldevicesbasedonARM.

Inthissystem,ARMgetscommunicationwith

51SCMwhichhassensorsbytheserialports.TheSOCofthesystemiscalledS3C2410whichismadebySamsung.Theplat2formofLinuxcompletestheframeworkofsystembytransportingtheu-bootandLinux.QTisusedastheGUIandthedatafrom51SCMwillbeshowntousersunderQT.Inaddition,thesystemcanalsoplaymp3andmp4,whichcancurethepa2tientsaswellasrelaxation.

Keywords:ARM;QT;Qtopia;u-boot

　　当今的医疗设备正朝微型化、智能化的主流方向发展,传统的单纯以51为核的医疗传感设备因其简的陋机能和界面已有被取代之势.本文主要针对国内现阶段对便携式电子医疗设备的需求,设计并实现一个具有良好扩展能力、可以灵活配置的基于Linux操作系统和ARM9核的医疗PDA系统原型.

QT,再搭建上相应的软件系统就是集医疗与娱乐于

一身的新型医疗传感设备.

1　系统的硬件架构

基于目标系统功能的要求,本设计中整个硬件

系统分两大部分:

1)有传感器的子系统.该子系统以89C52为处理器,除了基本的复位电路和时钟电路外,另外包含一个A/D转换模块(芯片采用TLC1543)和一个串口通信模块(芯片采用ICL232).A/D转换模块用来把传感器传送来的模拟信号转换成数字信号,而串口通信模块负责把这些转换来的数字信号发送给ARM核心板.A/D转换模块和串口通信模块的具体

该PDA除了以便携、互动、网络的方式储存病人病例和医学大全、药典参考等信息外,还具有播放MP3,MP4等娱乐功能.在此基础上,根据用户的需

求,可以设计开发相应的扩展模块.本系统通过蓝海微芯公司的LJD-2410DVK-Ⅰ开发,其CPU为三星公司生产的S3C2410A.S3C2410A以ARM920T为核,同时具有丰富的外围设备接口可供扩展使用,足以满足应用的需要.在此硬件平台上移植Linux和

接口方式分别如图1、图2所示.

收稿日期:2008211225.

第一作者:李　扬(1982—　),男,硕士研究生.

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　　　　　　　　　　　　　　天　津　理　工　大　学　学　报　　　　　　　　　　　　第25卷　第5期

tarzxvf./cross-2.95.3.tar.bz2

　　2)心板部分.该部分集成有ARM处理器S3C2410A;64M的内存由两片HY57V561620组成;10MB的以太网控制器选用CS8900Q3;64M字节的NandFLASH.此外,S3C2410集成的资源还包含有LCD控制器、SDRAM控制器、3个通道的UART等,

然后编辑/etc/bashrc文件,在文件最后添加路

径exportPATH=/usr/local/arm/3.4.1/bin:＄PATH.至此交叉编译环境搭建完成,可以移植软件系统了.

1)u-boot的移植.u-boot是由德国的工程师WolfgangDenk从8XXROM代码发展而来的,它支持

图3是S3C2410的模块图:

2　软件系统的搭建

基于Linux操作系统的应用开发环境一般是由目标系统(开发板)和宿主PC机所构成.目标板上的程序的开发和调试需要在宿主PC机上完成(所以称为交叉编译).双方之间一般通过串口、并口或以太网接口建立连接.在redhat9.0操作系统下,将从ftp://ftp.handhelds.org/projects下载来的arm-linux-gcc-3.4.1.tar.bz2拷贝到某目录下(我的拷贝到/usr/local/arm),执行指令

cd/usr/local/arm

很多处理器,比如PowerPC、ARM、MIPS和x86.其移

植过程网上有许多资料,这里不再赘述.图4是移植好的的u-boot启动时显示的信息:

[1-4]

2)Linux的移植.由于2.6.20以后的内核版本对S3C2410A有良好的支持,只需根据自己的需要修改分区信息就可完成内核的移植.从http://www.kernel.org/pub/linux/kernel/v2.6/linux-2.6.20.tar.bz2下载2.6版本的内核.tarjxvflinux-2.6.14.1.tar.bz2解压内核到某个目录,转到该目录下,运行命令#viMakefile,找到ARCH与CROSS_COMPILE,修改为:

ARCH?=arm

CROSS_COMPILE?=arm-linux-

2009年10月　　　　　　　　　李　扬,等:基于ARM的医疗传感设备的设计与实现

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C库实现的一种强有力的嵌入式关系数据库管理体

制.它提供对SQL92的大多数支持:多表、索引、事

务、视图、触发和一系列的用户接口及驱动.SQLite的API易于使用,只需要3个用来执行SQL和获得数据的函数.它还是可扩展的,允许程序员自定义函数,然后通过callback()函数集合进去.开放源码团体已经扩展了众多的客户接口、适配器、驱动等,这就使得其他语言使用SQLite也成为可能.下面是存取数据库的核心语句:

rc=sqlite3_exec(pDB,\"CREATETABLEchn_to_eng(chineseQString,englishQString)\",0,0,&errMsg);第一个参数为操作数据库的指针,第二个为SQL命令字符串,第三个参数为callback函数,这里没有用,第四个参数为callback函数中的第一个参数,第五个为出错信息.

图4　u2boot启动信息

Fig.4　Bootinformationofu2boot

kernel2.6的不同版本对s3c2410的文件体系有不同的组织风格,包含分区信息的文件也就不同,kernel2.6.14是arch/arm/mach-s3c2410/devs.c,2.6.22是arch/arm/plat_s3c24xx/common-smdk.c,而正在编译的kernel2.6.20则是在文件arch/arm/mach-s3c2410/common-smdk.c当中.

4　结束语

本设计经测试,功能全部正常.由于硬件系统设计中采用了S3C2410A,提供了丰富的外设接口,使得本设计在系统功能扩展上具有极大的潜力;再加上采用了Linux操作系统,拥有大量自由软件的支持,方便了应用软件在本系统上的移植;使该系统兼具高性能、易移植、可裁减等优点.本设计不仅作为一个高性能的医疗器械具,有很好的应用前景;更为基于ARM的系统设计提供了一种模型,具有较高的科研价值.参　考　文　献:

[1]　毛德操,胡希明.Linux内核代码情景分析[M].杭州:

注意别忘了在drivers/mtd/nand/s3c2410.c中,

将chip->eccmode=NAND_ECC_SOFT修改为chip->eccmode=NAND_ECC_NONE.之后运行指令#makemenuconfig对内核进行配置,配置好之后运行指令:

#makezImage

如果编译器没有报错,将会在arch/arm/boot目录下生成Linux内核映像zImage,至此内核编译完成.将编译好的内核、Busybox和Qtopia用mkcramfs制成cramfs镜像(Busybox和Qtopia的编译并不复杂,这里不再赘述),然后通过jtag烧写到Flash中,这样就完成了整个软件系统的搭建.3　应用软件的实现

对嵌入式系统而言,强大的图形用户接口使系统的功能更加丰富.目前有众多的GUI可供使用,考虑到授权和价格的因素,在Qt/Embedded基础上进行数据库界面程序的开发,完成嵌入式数据库系统的设计.QT良好的封装机制使Qt的模块化程度非常高,可重用性较好.数据库的开发工具为sqlite3.3.8.SQLite是D・理查德・希普开发的用一个小型

浙江大学出版社,2005.

[2]　周立功.ARM微控制器基础与实战[M].北京:北京航

天航空大学出版社,2003.

[3]　周立功.ARM嵌入式系统实验教程(1)[M].北京:北

京航天航空大学出版社,2004.

[4]　杨　光.基于ARM的嵌入式系统软件平台的研究

[M].成都:西南交通大学,2006.