用于家庭医疗监护的蓝牙HID设备的设计

　　1引言

　　家庭医疗监护系统对于需要长期接受监护的病人具有重要意义。而蓝牙作为一种无线低功耗通信手段，具有低成本和安全可靠的特点，在家庭医疗监护系统中被广泛应用。国内外不少系统都采用蓝牙技术来实现传感器到监护终端，以及监护终端到GSM网络终端(PDA)的数据传输，最终达到远程医院通过网络进行近实时地监护的效果。

　　本系统的蓝牙人机接口设备(HID)模块作为血氧饱和监测传感器的蓝牙数据接口，使患者能方便地使用设备监测病情变化;还能通过设备上的小键盘板输入文字，通过无线方式传输到监护终端或PDA上，使患者非常便利地与远程医院保持通讯。该设备采用了CSR 公司的 Bluecore4.0 作为蓝牙功能芯片，支持蓝牙核心协议(Simple Pairing)的安全配对方式。并用支持 ARM 平台的 STM32F102 作为主控芯片，具备了传感器数据传输、键盘输入、USB 充电和通信等功能。

     2蓝牙HID设备的原理和设计

　　2.1 HID规范

　　HID类是由USB协议为人机接口设备定义的规范。通信双方分为设备端和主机端，两者通过Control和Interrupt管道传输数据，其中数据被称为Report。在设备的存储器中保存了设备的类型、数据含义以及格式等的信息，它们被称为描述器，主机据此来解释Report，然后将数据交给底层驱动设备。蓝牙在此基础上定义了HID Profile 1.0规范，用蓝牙替代USB电缆，即用两个L2CAP通道作为替代Control和Interrupt管道，并在SDP服务记录中给出了HID设备的描述器信息。规范对 Inter-rupt通道的要求低的传输时延(蓝牙部分不超过10ms)。本系统使用BLUELAB支持的Streamconnect()方法实现短的时延。蓝牙SIG今年6月针对医疗监护领域正式采用了HDP规范，与HID相比，HDP的特点在于建立在MCAP规范上从而具备多个数据通道的能力，此外设备的类型和数据格式均采用于已有的国际标准。但在本课题中由于只采用一个数据通道和传统的HID Report的数据格式,所以仍然用HID作为蓝牙传输规范。数据通道上既可以是键盘输入的数据也可以是传感器的监测数据，两者之间通过一个按键进行切换。

　　2.2设备的组成

　　HID设备作为传感器到监护终端的人机接口，由传感器模块，主机芯片，蓝牙模块，键盘、USB接口，电源管理模块等组成。传感器部分是带A/D转换的脉搏式血氧饱和度检测器，其原理可见。主机芯片负责传感器控制、键盘扫描数据到 InputReport的转换、以及系统的各种管理任务。它通过 RAW UART方式和蓝牙模块相连，当处在IDLE状态下，两芯片之间的命令数据采用应用层的重传机制保证可靠性。蓝牙芯片Bluecore4.0完成了从RF、基带到HID剖面的实现。电源管理模块由充电芯片BQ24022和一块Li-ion电池组成。系统电路图见图-1。