引言
傳統的醫療設備,特別是便攜式的監護、心電、血壓測量等設備均是采用標準的RS232串行接口進行數據的通信與傳輸,已越來越不能滿足高速據傳輸,高數據存儲以及頻繁的數據采集等要求[1,2]。而USB通訊彌補了這些不足,它有著傳輸速度快、可靠性高、易于連接、可熱插拔等許多優點。基于此,本文就介紹了一種基于USB總線接口芯片CH375實現PC機與便攜式醫療設備醫學信號的實時數據采集和傳輸的方法,并給出了相應的源程序。經測試,系統工作穩定可靠。
1 CH375芯片簡介
CH375 是一個USB總線的通用接口芯片,支持USB-HOST主機方式和USB-DEVICE/SLAVE 設備方式。在本地端,具有8 位數據總線和讀、寫、片選控制線以及中斷輸出,可以方便地掛接到單片/
CH375 芯片內部具有 7 個物理端點。端點 0是默認端點,支持上傳和下傳,上傳和下傳緩沖區各是8B;端點1包括上傳端點和下傳端點,上傳和下傳緩沖區各是 8B,上傳端點的端點號是81H,下傳端點的端點號是 01H;端點2 包括上傳端點和下傳端點,上傳和下傳緩沖區各是 64B,上傳端點的端點號是 82H,下傳端點的端點號是 02H。主機端點包括輸出端點和輸入端點,輸出和輸入緩沖區各是64B,主機端點與端點2合用同一組緩沖區,主機端點的輸出緩沖區就是端點2的上傳緩沖區,主機端點的輸入緩沖區就是端點2 的下傳緩沖區。本系統就是利用批量端點2來下傳數據到緩沖區,利用主機端點和端點1來上傳數據到緩沖區。
CH375芯片內置了標準的USB通訊協議,這就片狀電感器免去了開發人員因編寫通訊協議而耗費的大量時間,方便了通訊的實現。尤其是其動態鏈接庫提供的文件級接口,更是方便了數據的讀寫。
2 系統硬件結構
系統的工作過程是嵌入式醫療設備即下位機(PC104)于DOS狀態下采集醫療信號送顯示器顯示,然后通過USB接口送上模壓電感位機(PC主機)處理,上位機工作在Windo扁平型電感ws環境下[3,4]。
系統選用帶USB接口的PC104工業計算機主板,在開發過程中通過電源接口外接5V直流電源,通過顯示器接口外接顯示器,多功能接口外接鍵盤。為方便軟件的更新,我們把下位機的工作程序寫在優盤,外接于PC104主板的USB接口。
基于CH375芯片的系統還設計了PC104-USB轉接板,并把其作為PC104主板的擴展模塊通過PC104總線接口與主板相連接。轉接板上有兩個USB接口,任選其中一個通過 USB轉接線與上位機相連即可。這樣系統的硬件平臺便建立起來了,系統硬件連接如圖1所示。下面詳細介紹系統通訊的軟件實現。
圖1 系統硬件結構圖
Figure 1 system hardware structure drawing
3 下位機中的程序設計
USB協議規定任何傳輸過程都是由主機端發起并控制的,CH375在接收到主機發來的數據時產生中斷,為此下位機要做的工作就是等待CH375的中斷并作相應的處理。
下位機工作在DOS狀態,軟件程序采用BORLANDC語言。主要工作是初始化CH375、查詢中斷及中斷處理。相關程序代碼如下:
(1)處理接收數據的中斷服務程序
void interrupt USB(__CPPARGS)
{
unsigned char len,i;
//獲取中斷狀態并取消中斷請求
CH375WriteCmd(0x22);
d0=CH375ReadData(); //讀回狀態
if((d0==0x02)||(d0==0x01)) //批量端點2接收到PC機發送的數據
{//讀取數據}
inportb(0x21);
outportb(0x20,0x20); //發EOI命令,
清除中斷
}
(2)寫數據子程序
void CH375WriteData( unsigned char dat )
{
/* 寫數據口 */
outportb( PortBaseAddr + 0, dat );
DelayuS( 1 );