產(chǎn)品設(shè)計、開發(fā)人員經(jīng)常被要求設(shè)計一系列產(chǎn)品，以覆蓋低成本的低端產(chǎn)品和高成本的高端產(chǎn)品。對設(shè)計團(tuán)隊來說，一旦硬件出現(xiàn)問題，他們就會遇到麻煩，因為通常這個系列每種產(chǎn)品的硬件板卡都必須進(jìn)行修改。此外，軟件同樣也是難題。為每個產(chǎn)品的軟件進(jìn)行維護(hù)，費用高而且工作量巨大。本文使用Flexis QE128微控制器進(jìn)行高端血壓計設(shè)計，可以在硬件和軟件上獲得很多方便。血壓計模塊圖如圖1所示。

圖1 血壓計模塊圖

低端血壓計可以使用相同的硬件設(shè)計和印刷電路板，但是不必組裝該系統(tǒng)未使用的區(qū)域。例如，低端應(yīng)用可能不具備通訊的功能，因此該設(shè)計的物料清單可能就不包括與通信相關(guān)的硬件。使用Flexis 系列MCU，硬件開發(fā)人員能夠只開發(fā)一個硬件平臺而用于多個項目，并將需要較高集成度的部件放在單獨的物料清單中。在布局印刷電路板時，不同模塊分布在不同區(qū)域有單獨的布局和走線，實現(xiàn)模塊化設(shè)計。每個模塊代表一種獨立的功能，創(chuàng)建新設(shè)計時只需添加模塊即可。這種方法就是硬件構(gòu)建模塊法。圖1為高端血壓計樣品的結(jié)構(gòu)圖。

軟件架構(gòu)

整個平臺的軟件被開發(fā)為無阻塞模式。因此，MCU 不需要操作系統(tǒng)就能夠執(zhí)行幾種任務(wù)。每個模塊都是一個獨立的狀態(tài)機（當(dāng)MCU 運行到該代碼時會自動更新），或基于中斷的進(jìn)程。采用這種格式編寫的代碼，支持MCU 總是能夠返回主環(huán)路，甚至在一個任務(wù)正常停止工作后還能繼續(xù)操作。圖2描述了該軟件的工作原理。

圖2 血壓計軟件流

當(dāng)程序添加新模塊時，代碼中要插入初始化代碼，并且在主循環(huán)中簡單調(diào)用子程序就能使該模塊的代碼保持運行。

血壓計應(yīng)用

使用Flexis系列器件給設(shè)計/開發(fā)人員帶來了靈活性。下面的應(yīng)用都構(gòu)建在相同的軟硬件平臺上。

心跳檢測

將手臂上血壓臂帶里的空氣慢慢放走，您能夠看到臂帶中壓力細(xì)微的變化，如圖3所示。 實際上，這種臂帶中細(xì)小的壓力變化是由血液循環(huán)產(chǎn)生的壓變而產(chǎn)生的。該變化的偏移量通過一個1Hz的高通濾波器時被放大。這個新信號就是心跳信號。

圖3 心跳信號l

圖4中，信號顯示了壓力信號的變化，同時以圖形方式表示了病人心跳隨時間變化而發(fā)生的變化。

圖4 心跳隨時間變化

使用HCS08 進(jìn)行收縮壓和舒張壓的測量

使用前面所述的心跳檢測，可以通過簡單的示波極譜法確定收縮壓（SBP) 和舒張壓（DBP）。這種簡單的測量法基于下列概念：當(dāng)臂帶充氣到收縮壓時，心跳信號的振幅會發(fā)生變化。當(dāng)臂帶緩慢放氣，臂帶使心跳信號通過時，心跳信號的振幅會增加。當(dāng)臂帶壓力進(jìn)一步減少時，有節(jié)律跳動的振幅會繼續(xù)增加，直到達(dá)到最大脈沖——平均動脈壓（MAP）為止。然后它才會快速下降，直到達(dá)到舒張壓，如圖5所示。

圖5 心跳和舒張壓對比

使用Coldfire V1 進(jìn)行收縮壓舒張壓測量

如果使用簡單的示波極譜法，病人手臂上臂帶所充氣體的氣壓必須高于病人的收縮壓。而問題在于系統(tǒng)不清楚病人的收縮壓是多少，因此它會過量地向臂帶充氣，以確保發(fā)現(xiàn)收縮壓。但這樣做病人就會感到不舒服。使用Coldfire V1，系統(tǒng)則能夠采用反向示波極譜法。通過該方法，32位內(nèi)核能夠?qū)⒈蹘С錃鈺r電機附帶的系統(tǒng)噪音過濾掉。