基于S3C44B0X的心电血压监测仪USB接口设计

　　引言

　　家用心电血压监测系统由采集记录设备和上位机电子病历管理系统组成，因此，需要解决数据传输方式问题。传统的通信接口采用简单的RS-232串行UART ，这种方式速度慢且适用性差，而USB转串口芯片的传输性能不能得到根本改善。USB总线接口则具有速度快、易于扩展、支持热插拔、使用灵活方便等优势，尤其适用于家用设备与计算机的通信连接。

　　本文重点讨论USB 通信协议及其接口芯片的控制方法，针对临床需求，设计实现了具有心电、血压智能监测和USB 高速数据传输功能的小型化设备，提供心电、血压数据电子病历查询、打印和网络传输等功能，对于提高家庭健康保健水平具有很重要的意义。

　　监测仪的USB 接口电路设计

　　系统主控制芯片采用32 位高性能嵌入式 A R M 微处理器S3C44B0X，USB 专用控制芯片选用USBN9603。USBN9603 内置7 个FIFO端口，包括1个双向的控制端口，3个发送端口和3个接收端口，各有64字节。

　　USB 控制器与S3C44B0X 的接口电路如图1所示。将USB控制器设计为Bank2，即将nGCS2存储体选择线作为 USBN9603 的片选线，则该芯片的片选地址为0x4000000。

　　本文采用并行数据接口，两个芯片的低8位数据线D0~D7相连接，并行传输通信数据。将 M O D E 0 和M O D E 1 引脚都接地，配置USBN9603 为非复用方式，由于此工作模式需要地址线A0 作为存取USBN9603 片内寄存器DATA_IN、DATA_OUT 和 ADDR 寄存器的选择线，需连接32 位地址总线中的A 1 8 到 U S B 控制器的 A 0 。对USBN9603 进行读写操作时，分为两个总线周期：首先，将地址线A0置 高 ， 即 设 置 总 线 地 址 为0x4040000，将待访问寄存器的地址从数据线D[0:7]写入，这样，就在第一个总线周期将地址送到芯片;然后，在第二个周期，将A0置低，即设置总线地址为0x4000000，读写D[0:7]即可实现对寄存器的读写操作。整个USB通信过程主要是处理包括接收、发送数据等各种中断事件，将USBN9603 的INT 引脚连接到 S 3 C 4 4 B 0 X 的外部中断EINT0 引脚，设置USB 中断为向量中断请求模式。由于未使用DMA方式，需将DACK 置高，DMA 请求线DRQ 悬空。USB 电缆有 4 条导线，D+ 和D- 是USB 差分信号线，另外两个分别是 5 V 电源线和地线。

　　USBN9603 支持低速和全速的USB通信，在D+信号线上连接1.5KΩ上拉电阻，使其工作在全速模式。

　　监测仪的USB 接口固件实现

　　USB通信过程的操作是从主机开始的，按照约定的时序先发出一个令牌包，包含操作类型、方向、外设地址及端点号等信息，然后在令牌中指定数据发送者发出一个数据包或者指出没有数据传输。而USB外设要以一个确认包作出响应，表示传输成功。