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《重庆大学》 2006年
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基于嵌入式计算机系统的数字化医疗仪器研究

王平  
【摘要】: 医疗仪器是融合高科技内涵最多的现代化产品之一,是最能体现一个国家的科学技术水平。21世纪大量出现的微电子成果,大多数都是最先在医疗仪器领域获得应用,科学技术迅速发展使得医疗仪器进入了新的发展阶段——数字化医疗设备,而数字化医疗设备的核心技术为嵌入式计算机系统。我国是一个医疗仪器的生产大国,但是在核心技术方面一直处于国外的垄断之下。这一切都迫切需要我国有必要进行自主创新,研发出自己的核心技术。 随着微电子技术的发展,超大规模集成电路技术的成熟,嵌入式计算机系统的迅速发展使得其功能越来越强大,在某些场合完全可以取代传统的工控机,并且其独特的优势在于它的体积小、功耗低、性价比高、便于携带,使得它非常适合应用到数字化医疗仪器中。 本论文在嵌入式计算机系统平台的构建中做了探索性的研究工作,以数字化医疗仪器的发展和功能需求为目标,从嵌入式计算机系统的硬件设计入手,深入研究了嵌入式计算机硬件系统设计和电磁兼容性问题,成功研发出了具有良好电磁兼容性能,能够长时间(连续15天运行测试)可靠运行的嵌入式计算机主板。在软件部分,实现了嵌入式计算机系统的多种引导模式,嵌入式Linux内核的移植,内核驱动程序中bug的修正和部分新增硬件驱动程序的编写,以及嵌入式图形界面GUI系统Qtopia的移植,完成了整个嵌入式计算机系统从硬件到软件系统平台的构建。 在此嵌入式计算机系统平台基础之上,研究了基于嵌入式计算机系统的无创脑水肿监护仪,在临床实验中对大量的临床数据进行统计,并且对典型病例进行了分析对比,证明了该仪器具有很好的临床效果。其次,研究了基于嵌入式计算机系统的远程多生命参数移动监护终端,并与无线GPRS模块、多生命参数模块和视频采集模块有机结合,实现了远程多生命参数移动监护和视频图片的采集与传输。 本论文在基于嵌入式计算机系统的数字化医疗仪器研究中,主要完成了以下工作: (1)研究了嵌入式计算机系统的硬件系统设计,以及高频线路板设计中的信号串扰、阻抗反射、电磁辐射等方面的工程实际问题,通过三次嵌入式计算机系统主板的设计和改进,成功研发出了工作稳定、电磁兼容性能良好的嵌入式计算机主板。 (2)研究了嵌入式计算机系统的启动过程,编写了bootloader启动程序,完成了uboot在AT91RM9200上的移植,并且修改了uboot中的数个bug,新增了许多uboot命令,实现了uboot对NandFlash、IIC和SPIFlash的操作,在改进与完善后的uboot上,实现了嵌入式计算机主板多种模式(IIC+NandFlash,SPI+NandFlash,
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