SD卡在记录心肺音数据中的应用

　　听诊器作为一简易的检查工具,现在仍然被心胸科和呼吸科的医生广泛使用。以往医生依靠传统的听诊器只能听取病人心肺的声音,凭借经验诊断病情,而不能观察到心肺音的波形曲线,更谈不上对历史情况进行对比和远程诊断了。美国生产了一款E-Scope电子听诊器,它是将传感器的信号经过调理后,利用专用电缆将信号传输到PDA(个人数字助理)的声卡上,通过程序控制声卡采集心肺音数据并显示其波形。由于PDA屏幕尺寸有限,所显示的波形往往不易看清楚且不能仔细分析,再者就是PDA相比之下比较昂贵,难以普及。

　　鉴于以上特点,设计了以SD卡为存储载体,用于记录病人心肺音的数据。这种数据记录系统与电子听诊器合为一体。与美国生产的电子听诊器所使用的PDA记录系统比较,具有设计简单、容量大、数据回收简便、体积小、重量轻、功耗低等特点,且在PC机利用专用的分析软件就可以回放病人的心肺声音,同时可以观察波形,并可仔细察看认为有问题的数据区域,还可存储在计算机上,作为历史数据进行比对。

　　1　SD卡简介

　　SD卡(secure digitalmemory card)是一种基于半导体快闪存的新一代记忆设备。由日本松下、东芝及美国SanDisk公司于1999年8月共同开发研制。其大小犹如一张邮票,重量只有2 g,却拥有高记忆容量、快速数据传输率、极大的移动灵活性以及很好的安全性。SD卡的数据存储管理可以类似于硬盘的磁盘管理系统,以FAT的格式来存储数据。SD卡的接口支持SD模式和SPI模式,主机系统可以选择其中任一模式。SD卡模式允许4线的高速数据传输。SPI模式允许简单通用的SPI通道接口,这种模式相对于SD模式的不足之处是降低了速度,但是SPI接口是当前比较常用的一种接口方式,因此本设计使用SD卡的SPI模式。

　　2　SD卡应用于内记的系统设计

　　SD卡的接口简单,可以在无需控制器的情况下直接与电子听诊器单片机处理器连接,对SD卡的控制和管理直接在处理器的空闲时间内完成,同时在数据组织结构上,兼容台式和笔记本电脑的格式。这里选用FAT文件系统,使内记的数据可以直接供DOS、W indows、Linux以及多种Unix操作系统下的应用程序使用。SD卡应用于内记的系统结构如图1所示。系统以At-mel公司的ATmgega128单片机为处理器,以SD卡为内记存储器。ATmgega128的主要作用是进行数据采集和显示处理工作,在其工作的空闲时间,可以用来完成SD卡的驱动和文件系统操作。从结构图可以看出, SD卡应用结构非常简单。

　　3　SD卡与单片机的硬件接口设计

　　SD卡的接口支持SPI模式, SPI模式是Motorola公司提出的一种同步串行外设接口,允许CPU与各种外围接口器件以串行方式进行通信、交换信息。它使用4条线:串行时钟线(SCX)、主机输入/从机输出线(MISO)、主机输出/从机输入线(MOSI)、低电平有效的使能信号线(SS)。