基于ARM核的ADμC7026硬件系统开发及其在医疗仪器中的应用

　　0 引言

　　随着人们生活水平的不断提高，人们对于自身健康的关注也提升到一个前所未有的高度。在今天，越来越多的高科技手段开始运用到医疗仪器的设计当中。心电图、脑电图等生理参数检测设备，各类型的监护仪器，超声波、X射线成影设备，核磁共振仪器，以及各式各样的物理治疗仪都开始在各地医院广泛使用[1]，并且医学仪器正在向着组合式、多功能、智能化和微型化方向发展。现代的医学仪器一般都广泛采用了嵌入式微处理器来增强仪器的智能化程度，提高其稳定性和数据处理的精确性，使医学信号的采集、处理、通信一体化，并具有自诊断、自校验等一系列优点[2]。其中ARM(Advanced RISC Machines)嵌入式微型主板作为中央处理模块，凭借自身体积小巧、功能强大、功耗低和稳定性强、采用硬件与指令双重加速来提高性能和指令速度的优势得到广泛的应用，成为多家医疗设备厂家的首选。

　　1 ADuC7026的结构与特点

　　从ARM体系结构上看，嵌入式系统主要由嵌入式处理器、支撑硬件和嵌入式软件组成[3]。处理器通常是单片机或微控制器;支撑硬件主要包括存储介质、通信部件和显示部件等;嵌入式软件则包括支撑硬件的驱动程序、操作系统、支撑软件以及应用中间件等。可见，嵌入式系统是一个很大的概念，一旦嵌入式处理器和支撑硬件选定了，那么工作最多的就集中在嵌入式软件当中了。许多运算量大的仪器都采用了ARM系统，美国模拟器件公司ADI是一家精于运放和高精度模数转换器(ADC)设计与生产的芯片生产公司，在得到ARM授权后把自己公司中的高精度ADC、成熟的脉冲调制、多路分频等融合为一体，使ARM微控制器不仅具备功能强大的32bit RISC微控制器(MCU)内核，同时具备16通道、快速、12bit分辨率的ADC和4个12bit分辨率数模转换器(DAC)的精密数据转换器。因此ADuC7026集成了ARM7TDMI 内核，它具有基于闪存的16bit/32bit RISC(精简指令集计算机)微控制器，其最高处理能力高达45MIPS(Million Instructions PerSecond)。模拟外设包括，多达16通道的快速、12bit分辨率ADC、4个独立12bit分辨率DAC和一个温漂优于10ppm/℃的精密带隙基准电压源、8kB片内SRAM，62kBFLASH，可扩展存储空间为512k，JTAG端口支持代码下载与调试，一个比较器，可编程逻辑阵列(PLA)和3相脉宽调制(PWM)发生器，40个通用I/O口, 1个UART, 4个通用定时器, 4个外部中断，其它外设包括一个比较器，PLA和3相PWM发生器。该系列器件也支持灵活的待机(休眠)和唤醒模式，引脚采用了LFCSP或LQFP小封装[4]，从而避免或减少了外界的干扰，提高了测量精度。其内部框图如图1所示。