基于MSP430的便攜式運動量及生理參數監測儀設計

　　由于心電信號的檢測電路一般都較為復雜，因此也可以采用市面上已有的心電信號檢測的功能模塊供二次開發使用。具體如BT007七通道心電模塊，能輸出同步七通道心電波，具有四級程控增益，三級濾波方式(診斷方式、監護方式和手術方式)，具有起搏脈沖抑制功能和導聯脫落報警功能，其檢測的心電信號結果也可以通過串行接口輸出。

　　本監測儀的中央控制單元F149微控制器內包含有兩個串行通信接口—USART0和USART1，故可以直接接收數字式血氧模塊和心電模塊輸出的血氧飽和度、心率及心電信號的數據。這種直接采用已有集成式功能模塊進行二次開發的設計思路，可以有效降低本系統的設計難度和提高系統集成度。

　　數據存儲單元

　　由于監測儀需要存儲大量的現場數據，對數據存儲容量的要求很高，存儲密度較低的EEPROM、SRAM等均不能滿足要求。ATMEL公司的AT45系列SPI串行接口FLASH存儲器的接口電平與F149相匹配，硬件上能直接連接。采用SPI串行三線接口，減少了I/O資源占用，能有效降低系統所占空間，提高系統可靠性，降低開關噪聲。AT45系列存儲器芯片的內部還包括2個SRAM類型的數據緩沖區，每個緩沖區的容量均與主存儲器陣列中一個頁面的存儲容量相同。這樣即使在存儲器被燒寫的過程中也允許接收數據，這就為數據存儲的實時性和可靠性提供了硬件保證。

　　本監測儀中也可以采用并行的FLASH存儲器，如三星電子的K9xxGxxxxM系列NAND FLASH芯片，能夠提供4224M位的存儲容量。這種高存儲密度、大容量的并行FLASH數據存儲芯片特別適用于本系統需要存儲大量實時的運動數據、生理數據的應用環境。

　　數據存儲程序

　　數據存儲程序設計時要重點考慮微功耗和實時性要求，即數據存儲程序應是基于中斷程序結構的，通過A/D中斷服務子程序來實時采集和存儲來自于運動監測模塊的三維運動數據，通過2個串行通信接收中斷服務子程序來分別接收和存儲來自于血氧模塊和心電模塊的血氧飽和度、心率、體溫和心電信號等生理數據。這些運動和生理數據首先由F149微控制器放置于其內的2KB數據RAM內，并通過頁寫入方式存儲到FLASH數據存儲芯片中。

　　由于來自于運動監測模塊的三維運動數據是多通道、連續變化的大量數據，考慮到數據采集過程中的微功耗和實時性要求，對F149的A/D轉換模塊采用序列通道單次轉換模式較為合適，其時序控制簡單，靈活性高。同時采用Timer_A定時器為A/D轉換模塊定時，使其工作在增計數模式，其定時時間對應于采樣頻率。

　　用于接收生理數據的串行通信接收子程序也是基于中斷響應模式的，由32768Hz的時鐘晶振提供串行通信的時鐘信號源，通過2個串行通信接收中斷的響應子程序分別將接收到的血氧飽和度、心率、體溫和心電數據填充到系統的數據RAM中。

　　在利用FLASH數據存儲芯片存儲本系統不同類別的大量數據時，需要注意F149內數據緩沖區的劃分、數據存儲芯片內不同數據區域的劃分。同時，在系統的主程序中需要維護幾個重要變量：如一個記錄頁面編號的全局變量，以確定數據讀寫時所需訪問的頁面;以及一個緩沖區標志的變量，使得程序能夠根據標志判斷當前緩沖區是否存滿、是否需要切換及切換到哪個緩沖區。

　　另外，在編寫FLASH芯片的數據寫子程序時需要注意數據采集、接收與數據存儲之間的時序配合，以保證數據采集、接收的連續性和數據的不丟失。同時數據讀寫過程中穩定的時鐘信號也是需要優先考慮的，而這點往往為設計者所忽略。