嵌入式开发-基于can总线的呼吸机控制系统设计new

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1、基于CAN总线的呼吸机控制系统设计DesignofventilatorcontrolsystembasedonCANbus徐文超耿恒山薛永江朱向东河北工业大学计算机科学与软件学院天津300401XUWenChaoGENGHengShanXUEYongJiangZHUXiangDong摘要:文章介绍了一种基于ARM微控制器的呼吸机控制系统的设计，融合嵌入式技术和CAN现场总线技术，此系统采用LPC2368处理器，具有结构简单、性价比高、扩充灵活的特点。本文提供了系统总体设计方案，详细说明了其中的硬件与软件设计要点和程序流程图。关键词：ARM、CAN总线、LPC23

2、68、呼吸机Abstract：ThispaperintroducesadesignofventilatorcontrolsystembasedonARMmicrocontroller．Thisdesignshasthecharacteristicsofsimplestructure，highquality-priceratio,flexibleexpansionandusedLPC2368andintegratedwithbuildinembeddedtechnologyandCAN-bustechnology.Thepaperoffersthesystemov

3、eralldesignplan，explainsthehardwareandsoftwaredesignconsiderationindetailandblockdiagramofprogram.KeyWords:ARMCAN-busLPC2368ventilator中图分类号：TP29文献标识码：B1.引言作为手术室设备的重要组成部分,呼吸机已被普遍应用于各手术室的急救和重症监护中，随着科技的不断进步,人们对医疗设备的性能也有着越来越高的要求，为了在实际应用中，使呼吸机的功能得以全面发挥，更准确地施行治疗和救护，增强呼吸机的稳定性和可靠性，提高其性价比，功能扩

4、充灵活是非常必要的，所以在呼吸机控制系统中采用CAN总线技术，可大幅降低系统复杂度,降低成本，并将ARM微处理器引入到控制系统中，可提高系统可靠性，也可最大程度地减少电缆的使用。与此同时，基于ARM的嵌入式系统设备以其超低的功耗，强大的软硬件支持，优良的内核结构等一系列的优点，迅速占据了包括医疗电子设备在内的高低端嵌入式应用市场。在这样的背景下，作者选用功能较为适合呼吸机需求的PHILIPS公司的LPC2368芯片，并结合相应的软件技术设计了本款呼吸机，本文将着重介绍呼吸机的软硬件设计与实现。2.系统的总体结构设计根据用户的实际需求和当前各种技术的发展，考虑到系

5、统未来兼容的可能性，设计应要求：对病人的采集点个数多，并能根据需求灵活扩充，本系统基本组成结构如图1所示。节点1:O2和空气的节点2:各种电压压力温度等传感器检测和语音报警CAN总线节点3:比例阀电磁主节点1:键盘液晶阀等流量控制显示数据存储等图1基本组成结构为了充分利用总线优势来传输数据，减少不必要的多余线束，结构上本系统由一个主系统节点和若干活动节点构成的子系统节点，此外还可有一个与上位机进行交互的通讯模块。各系统节点完成各自的功能，并通过CAN总线来完成数据的交互。3.系统的硬件设计3.1主处理器的选择CAN总线必须有微控制器作为其控制平台，PHILIPS

6、公司的LPC2368是一款支持实时仿真和跟踪的32位ARM7TDMI-S微控制器，具备ARM处理器性能高、稳定性好、成本低和能耗小的特点。芯片内部集成了512kFlash程序存储器、58kRAM、I2C串行接口、2路CAN控制器、4个32位定时器、4个UART、6通道10位A/D转换器、实时时钟等多种功能模块。LPC2368集成的功能模块多数都是本系统的需求，其余资源以备未来系统扩展需求。3.2CAN控制器与收发器主节点由电源接口与变换电路、晶振电路、JTAG接口电路、复位电路、存储器、液晶显示、RS232电平转换电路、键盘电路等组成。如图2所示。复位、看门狗电

7、路SD接口A/D温度压力等传感器SD卡CAN接口I/O屏幕显示CAN总线通讯LPC2368JTAG电路JTAG接口I/O键盘、穿梭扭电源变换电路图2主节点电路基本组成结构CAN接口电路实现CAN控制器和通信线路的物理连接。为了使电路更为简洁而且成本更低，本系统的CAN接口选择致远公司的CTM1050T芯片，同时可靠性也得以提高。CTM1050T符合ISO11898标准，主要功能是将CAN控制器的逻辑电平转换为CAN总线的差分电平，其内部集成了所有必需的CAN隔离、CAN收发器件、总线保护和电源电路，无需外加元件可直接使用。芯片具有DC2500V的隔离功能、ESD

8、保护功能，高低温特性好，