0 引言

　　隨著人們生活節(jié)奏加快,，人口逐漸老齡化，心臟疾病成為危害人類健康和生命的主要疾病之一,。心電監(jiān)護(hù)系統(tǒng)為心臟病人診斷和治療提供了一個(gè)有效的手段,，對(duì)心臟疾病的防治和診斷具有重大的意義,，本介紹一種基于Linux 和MiniGUI 的心電監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，能夠滿足患者隨時(shí)隨地對(duì)心電進(jìn)行方便快捷的監(jiān)測(cè),，及時(shí)地發(fā)現(xiàn)異常情況并采取有效的措施,，從而更好地保護(hù)人們的身體健康。

　　1 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　本系統(tǒng)采用S3C2440 處理器作為控制中心,，S3C2440 是基于ARM920T 內(nèi)核的16 /32 位RISC 嵌入式處理器,，最高主頻可達(dá)532MHz，提供64MSDRAM,、64M Nand Flash 以及2M Nor Flash 的存儲(chǔ)設(shè)備,，獨(dú)立的16kB 指令緩存和16kB 數(shù)據(jù)緩存，LCD 控制器,，3通道的異步串口,，SPI 同步串口，117 位通用的I /O 口,，1個(gè)內(nèi)部時(shí)鐘,，8通道10 位的ADC，觸摸屏接口,，以太網(wǎng)控制器,、PCMCIA 接口、USB 接口等,，具有高性能,、低功耗、高性價(jià)比等特點(diǎn),，主要用于視頻會(huì)議,、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控，GPS 定位/導(dǎo)航儀等,，特別是醫(yī)療電子設(shè)備,。系統(tǒng)的整體硬件結(jié)構(gòu)如圖1 所示，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)心電信號(hào)采集,、處理,、顯示,、存儲(chǔ)等功能。

　　圖1 系統(tǒng)總體硬件結(jié)構(gòu)

　　2 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　2. 1 構(gòu)建嵌入式Linux

　　心電界面的開發(fā)是基于MiniGUI 的嵌入式Linux系統(tǒng),。在各種嵌入式操作系統(tǒng)中,，Linux 以其結(jié)構(gòu)清晰、源代碼公開,、功能強(qiáng)大,、又易于移植得到廣泛的使用。本系統(tǒng)內(nèi)核采用2. 6 版本的內(nèi)核,，Linux 2. 6 內(nèi)核在性能,、模塊支持、可用性,、可測(cè)量性等方面有大幅度的提高,。一個(gè)完整的嵌入式Linux 系統(tǒng)主要包括BootLoader( 引導(dǎo)程序) 、內(nèi)核和根文件系統(tǒng)3 個(gè)方面,。本系統(tǒng)中Bootloader 采用VVi,，文件系統(tǒng)采用Yaffs。根據(jù)目標(biāo)平臺(tái)實(shí)際的需要,，對(duì)引導(dǎo)程序,、內(nèi)核和文件系統(tǒng)進(jìn)行裁減、配置,，最后把編譯好的ViVi 以及生成的Linux 內(nèi)核和文件系統(tǒng)的鏡像文件燒錄到平臺(tái)中并運(yùn)行,，嵌入式Linux 構(gòu)建完畢。

　　2. 2 圖形用戶界面MiniGUI

　　MiniGUI 是基于Linux 的輕量級(jí)的圖形用戶界面支持系統(tǒng),，是由原清華大學(xué)教師魏永明主持開發(fā),，遵循GPL 公約。所支持的操作系統(tǒng)已不僅僅限于Linux,，它還可以在uClinux,、uC /OS-Ⅱ、eCos 和Vx-Works 等系統(tǒng)上運(yùn)行,。已驗(yàn)證的硬件平臺(tái)包括Intelx86,，ARM ( ARM/AMR9 /StrongARM/xScale ) ，Power-PC,，MIPS,，M68K ( DragonBall /ColdFire ) 等。對(duì)MiniGUI 移植,，首先下載MiniGUI 的源代碼libminigui-1. 6. 10. tar. gz ( MiniGUI 函數(shù)庫(kù)源代碼) 和minigui-minigui-res-1. 6. 10. tar. gz( MiniGUI 所使用的資源,，包括基本字體、圖標(biāo)、位圖和鼠標(biāo)光標(biāo)) ,，然后編譯安裝并將MiniGUI 的資源拷貝到目標(biāo)平臺(tái)上,，最后修改目標(biāo)平臺(tái)的/etc /MiniGUI. cfg 文件，對(duì)目標(biāo)平臺(tái)MiniGUI 的運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行配置,。

　　2. 3 心電采集界面設(shè)計(jì)

　　2. 3. 1 主界面

　　MiniGUI 中有3 種窗口類型: 主窗口,、對(duì)話框和控件窗口，心電采集界面是采用對(duì)話框進(jìn)行設(shè)計(jì),，對(duì)話框編程是一種快速構(gòu)建用戶界面的技術(shù),，MiniGUI提供了一種基于模板的機(jī)制,，利用DLGTEMPLATE和CTRLDATA 兩個(gè)結(jié)構(gòu)體來(lái)表示,，DLGTEMPLATE用來(lái)定義對(duì)話框本身，結(jié)構(gòu)體CTRLDATA 用來(lái)定義控件,。利用這兩個(gè)結(jié)構(gòu)體模板,，用戶可以根據(jù)需要在程序中定義自己的對(duì)話框和控件。主界面的對(duì)話框定義如下:

　　static DLGTEMPLATE DlgInitProgress =

　　{

　　WS_BORDER WS_CAPTION,，

　　WS_EX_NONE,，

　　0，0

　　,， 240,， 320，

　　" 歡迎使用心電信號(hào)采集系統(tǒng)" ,，

　　0,，0

　　，

　　10,，NULL,，

　　0

　　} ;

　　用CTRLDATA 定義對(duì)話框中所有的控件并用數(shù)組表示，對(duì)話框常常使用控件來(lái)實(shí)現(xiàn)提示或者設(shè)置等功能,，定義控件數(shù)組模型如下:

　　static CTRLDATA CtrlInitProgess[]=

　　{

　　{ CTRL_STATIC,，

　　WS_CHILD|WS_VISIBLE| SS_NOTIF

　　|WS_BORDER，

　　0,，0

　　,， 240，

　　30

　　IDC_STATIC1,，

　　“歡迎使用心電信號(hào)采集系統(tǒng)”,，

　　0

　　}

　　;

　　{

　　…

　　} ;

　　…

　　} ;

　　通過(guò)上述方法生成的心電監(jiān)護(hù)儀主界如圖2 所示。心電采集界面主要有心電數(shù)據(jù)采集與顯示,、存儲(chǔ),、分析等功能，采用多線程編程，為采集,、顯示,、存儲(chǔ)、分析各建立一個(gè)專門的線程,。多線程進(jìn)行數(shù)據(jù)采集可以有效地加快程序的反應(yīng)速度,、增加執(zhí)行的效率。

　　圖2 電監(jiān)護(hù)儀主界面

　　在MiniGUI 中,，使用消息驅(qū)動(dòng)作為應(yīng)用程序的創(chuàng)建構(gòu)架,。在消息驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用程序中，計(jì)算機(jī)外設(shè)發(fā)生的事件都由支持系統(tǒng)收集,，將以事先的約定格式翻譯為特定的消息,。應(yīng)用程序一般包含有自己的消息隊(duì)列，系統(tǒng)將消息發(fā)送到應(yīng)用程序的消息隊(duì)列中,。從消息隊(duì)列中讀取這些消息,，并由窗口過(guò)程函數(shù)來(lái)處理這些消息。本系統(tǒng)界面通過(guò)鼠標(biāo)鍵的按擊,，翻譯成特定的消息,，若收到的是控件消息，則判斷ID,，根據(jù)應(yīng)用程序進(jìn)行相應(yīng)的消息處理,。

　　2. 3. 2 心電采集與顯示

　　心電數(shù)據(jù)采集采用定時(shí)器進(jìn)行采集和顯示，定時(shí)器使用SetTimer 函數(shù)創(chuàng)建,，創(chuàng)建時(shí)需要指定定時(shí)器標(biāo)識(shí)號(hào)以及定時(shí)時(shí)間,，當(dāng)定時(shí)時(shí)間到達(dá)時(shí)，定時(shí)器將會(huì)產(chǎn)生MSG _ TIMER 消息,，本系統(tǒng)的心電采集頻率為200Hz,。

　　從A/D 寄存器讀取三通道的數(shù)據(jù)存入數(shù)組中，并將數(shù)組中的數(shù)據(jù)在液晶顯示器上繪出,。在MiniGUI 中實(shí)時(shí)繪圖采用GDI,，GUI 系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分就是GDI，即圖形設(shè)備接口( Graphics Device　　Interface) ,。通過(guò)GDI,，GUI 程序就可以在計(jì)算機(jī)屏幕上，或者其它的顯示設(shè)備上進(jìn)行圖形輸出,，包括基本繪圖和文本輸出,。所有繪圖相關(guān)的函數(shù)均需要有一個(gè)設(shè)備上下文，為了提高繪圖效率,，在這里建立私有設(shè)備上下文,，所建立的設(shè)備上下文在整個(gè)窗口生存期內(nèi)有效，從而免除了獲取和釋放的過(guò)程。利用hdc =GetPrivateClientDC( hDlg) 可獲得私有設(shè)備上下文,。然后調(diào)用MoveTo ( HDC hdc,， int x， int y) 和LineTo( HDC hdc,， int x,， int y) 對(duì)數(shù)組中的數(shù)據(jù)進(jìn)行畫線，由于采集到的心電數(shù)據(jù)較小,，因此在對(duì)其進(jìn)行畫線之前根據(jù)顯示區(qū)域?qū)λ袛?shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)放大,，這樣可以使心電波形在液晶顯示器上直觀顯示。

　　2. 3. 3 心電數(shù)據(jù)分析

　　在心電數(shù)據(jù)顯示和分析線程中,，由于心電信號(hào)容易受到各種干擾的影響,，為了濾除心電信號(hào)中的干擾成分，首先要進(jìn)行數(shù)字濾波處理,，采用FFT 濾波和滑動(dòng)平均濾波的方法使圖像得以平滑,，并采用差分方法進(jìn)行R 波檢測(cè),。當(dāng)采集到5 秒的數(shù)據(jù)的時(shí)候,，程序啟動(dòng)心電數(shù)據(jù)分析線程，對(duì)存儲(chǔ)在數(shù)組中的心電數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,，主要進(jìn)行R 波檢測(cè),，并且在液晶顯示器上顯示。

　　2. 3. 4 心電界面程序的編譯

　　心電界面程序首先是在PC 機(jī)上編寫的,，為了能夠在目標(biāo)平臺(tái)上運(yùn)行,，必須先進(jìn)行交叉編譯，編譯

　　如下:

　　#arm-linux-gcc -I /home /include -L/home /lib-O2 -oxindian xindian.c -lminigui -lmgext -lm -ljpeg-lpthread-lpng

　　這時(shí)生成心電界面程序的可執(zhí)行文件,，將其下載到目標(biāo)平臺(tái)中即可運(yùn)行,。

　　3 結(jié)束語(yǔ)

　　本文研制的心電監(jiān)護(hù)儀采用高性能的ARM9 微處理器為核心，在其上移植Linux 操作系統(tǒng),，并用　　MiniGUI 進(jìn)行心電界面開發(fā),，能夠?qū)π碾娦盘?hào)進(jìn)行采集、波形顯示及處理,，實(shí)現(xiàn)心電信號(hào)的實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)的目的,。該心電監(jiān)護(hù)儀結(jié)合了目前現(xiàn)有的心電監(jiān)護(hù)儀的優(yōu)點(diǎn)，體積小,、重量輕,，并且具有操作界面簡(jiǎn)潔、可擴(kuò)展性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),，對(duì)各種心率失常及各種心臟病變有較高的診斷價(jià)值,。

　　分享到：QQ空間新浪微博騰訊微博人人網(wǎng)微信

　　歡迎分享本文，轉(zhuǎn)載請(qǐng)保留出處：http://www.eechina.com/thread-156056-1-1.html     【打印本頁(yè)】