医用RS485-SPI通信转换器：SPI接口软件设计与实现.pdf

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1、Science&TechnologyVision科技视界科技·探索·争I毫●医用RS485一SPI通信转换器●SPI接口软件设计与实现陈春梅周冬梅(成都理工大学信息科学与技术学院，四川成都610059)【摘要】本文主要针对持续血液净化系统，设计一个通信转换器装置，其中主要完成SP[接口软件设计与实现。SPIBUS模块主要为模块驱动提供统一良好的SPI总线访问接口。除了负责SPI数据通外，还负责根据SPI总线通信协议。具体包括SPI接口配置、SPI接口接收函数、SPI接口发送函数、接收数据分解函数、发送数据封装函数

2、等。本文主要了解持续血液净化系统基础原理，掌握通信转换器的总体硬件设计方案以及SPI通信原理。【关键词】血液净化系统；转换器；SPI接1：20引言议，再通过SPI总线将命令发送到SPI子模块去，获取返回值，再将返回数据转换成485协议上返回给主控板。血液透析又被称为血透，是用来净化病人血液的一种方法。透析用浓缩液和透析用水经过透析液供给系统配制成合格的透析液，通过血液透析器与血液监护警报系统引出的病人血液进行溶质弥散、渗透和超滤作用：作用后的病人血液通过血液监护警报系统返回病人体内．同时透析用后的液体作为废液由透

3、析液供给系统排出；不断循环往复．完成整个透析过程。本次设计主要在于血液透析机的监控模板模块的软件部分该模块通过RS232接收主控板的控制命令．并解释．使用相应的指令通过SPI接口发送给驱动板，从而达到控制下层设备的目的1RS485一SPI通信转换器总体介绍1．1转换器系统简介系统外部框图如图1所示：图2协议转换功能示意图如图2所示．主控板的信号是RS232电平信号．而底层485模块使用的是RS485协议。故在监控板上通过硬件设计将RS232电平转换TrL电平．监控板再将TTL电平信号转换成485电平信号从RS48

4、5接El输出。兀lL信号又与MCU的USART2连接。监控板能获取485总线上的数据流，并对所有命令进行监听。如果是转给SPI总线上所挂载的模块的485命令．那么就将485帧转换成SPI帧．通过SPI总线转送到SPI模块。如图2所示。系统挂4个模块，超滤泵、平衡腔为485模块，血泵、肝素泵为SPI模块。主控板并不关心多少模块是挂载到SPI总线上．而是一律视为485模块。监控板的协议转换功能则是监听485命令．将与血泵与肝素泵相关的命令转换成SP1分别发送给血泵或肝素泵血液透析机系统外部框图主要包括：主控板、转换器

5、、血泵、补液从而达到协议转换功能泵、超滤泵、肝素泵、平衡腔、加热器、电导板、电源、指示灯、按键界面2SPI接口等等。从功能上可以将系统分成四部分。按键发送、指示灯控制、协议转换、系统监测2．1SPI的作用按键发送．由按键扫描定时器每0．Is扫描一定矩阵键盘．将扫描医用透析机包含许多终端子系统，如血路子系统、液路子系统、加码转换成按键码．并将按键信息通过CBUS模块(CBUS模块为按键指热子系统、监控子系统、抗凝子系统等。这些子系统需要接受透析机主示灯控制协议通信模块)封装成帧格式。通过CBUS总线发送给主控控系统

6、的控制，目前的子系统提供SPI接口．主控模块提供RS232接板。口．且RS232传播距离有限。需转换为RS485接口才能确保与各个子指示灯控制．是通过CBUS接收主控板发送的CBUS命令帧，由系统之间的长距离通信。因此需设计一个转换器，转换器硬件实现CBUS处理任务对命令帧进行解释．然后更新状态灯的亮灭状态。对RS232-RS485-SPI之间的接口转换．转换器软件实现RS232协议数于报警灯置相应的标志．由报警灯闪烁定时器对报警灯进行直接控据与SPI协议数据之间的匹配．而本文主要讲实现SPI接口软件设制。计。协

7、议转换功能是将主控板发送的485协议帧进行解释．再通过调2．2SPI通信协议概述用各个模块的驱动将转换后的命令通过SPIBUS总线模块下发到各规定本次设计中主机与各模块间采用SPI接口进行信息交换的个子模块：如果需数据返回的，则从模块读出的数据根据485协议。通通信协议。设定主机(含人机界面的主控制模块)到各从机(独立的分过调用DBUS模块的发送功能上传给主控板散控制模块)间的信息为下行数据，各从机到主机的信息为上行数据。系统监控则是监控主控板在规定的时间内是否有发送了命令如其通信拓扑为星型结构，主机集中控制方式

8、．各从机可通过中断向主果在规定时间内都没有发送命令。则视为主控板死机。机申请中断处理(若此时主机未与其它从机通信)1．2协议转换原理2．3SPIBUS驱动本系统通过USART2接口接收主控板对底层模块，如血泵、肝素SPIBUS是基于SPI通信接口根据本系统而扩展的设备数据通信泵、平衡腔等的485控制命令。对命令帧进行解释。然后转换成SPI协science&Techn。l。