基于ARM9處理器的家用遠程醫療監護終端結構功能及應用

　　軟件設計

　　軟件設計主要包括Linux的移植，嵌入式Web Server-Boa的移植，CGI(通用網關接口)程序的設計，功能程序的設計。

圖6 系統軟件框圖

　　Linux的移植

　　本設計采用linux-2.4.18內核。正確進行Linux移植的前提是具備一個與Linux配套、易于使用的BootLoader，它能夠正確完成硬件系統的初始化和Linux的引導。本系統中采用vivi，它是由韓國MIZI公司提供的一款針對S3C2410芯片的BootLoader。

　　Linux內核的目錄/arch中包含了所有與硬件體系結構相關的內核移植代碼，目錄/arch中的每個子目錄代表了一種Linux支持的處理器。移植Linux到S3C2410平臺主要是修改/arch/arm目錄及其子目錄下相關的makefile文件和配置文件。例如：修改內核根目錄下的Makefile文件，指明要移植的硬件平臺為ARM：ARCH:=arm,指明使用的交叉編譯器CROSS_COMPILE=/opt/host/armv41/bin/armv41-unknown-linux-；修改arm/arm目錄下的config.in文件，配置S3C2410的相關信息；為初始化處理器，還需在arch/arm/boot/compressed目錄下添加head-s3c2410.s文件。內核修改完成后，用命令make menuconfig配置Linux，再用make zImage命令編譯內核，編譯通過后則在目錄arch/arm/boot下生成zImage內核文件，還需利用工具軟件MKCRAMFS制作cramfs文件系統。最后，在minicom終端的vivi命令行下利用load命令將內核和文件系統下載到目標系統，至此移植完成。

　　Boa的移植和CGI程序設計

　　由于嵌入式設備資源有限，并且不需要同時響應多用戶請求，因此一般使用一些專門的Web服務器用于嵌入式應用設計。Boa是單任務web服務器，源代碼開放，性能高，支持CGI，能為CGI程序fork出一個進程來執行，其設計目標是速度和安全，可執行代碼只有約60KB。移植Boa的過程如下：從sourceforge.net上下載 boa-0.94.13，在其解壓目錄下生成并修改makefile文件，然后運行make得到可執行程序，利用命令armv4l-unknown-linux-strip將調試信息剝去，然后修改Boa的配置文件boa.conf，使其能支持CGI程序的運行。最后將生成的可執行程序Boa掛載到目標系統，若能成功訪問靜態HTML網頁和運行測試用的CGI程序，則表明配置成功。

　　通用網關接口CGI可將Web服務器連接到外部應用程序，它主要完成兩件事情：一是收集從Web瀏覽器發送給Web服務器的信息，并將這些信息提供給外部程序利用；二是對提出請求的Web瀏覽器發送程序的輸出。CGI具有平臺獨立性、語言獨立性和層次感等優點。利用CGI程序則可以實時執行并輸出動態信息，且其占用資源少。CGI程序的執行過程為：瀏覽器將表單數據以POST方法提交給Web服務器，服務器根據收到的數據設置環境變量，并新開一子進程來執行CGI程序，CGI程序從環境變量中讀取所需要的數據，通過調用用戶自定義的外部功能函數完成數據處理后，再讀取相應的HTML模板文件，根據注釋標記將對應的數據填充到HTML文件中，生成新的HTML頁面經Web服務器返回給瀏覽器。

　　為快速開發符合應用要求的CGI程序，在設計時添加了CGIC庫和gd庫。CGIC是一個功能強大的支持CGI開發的開放源碼的標準C庫。Thomas Boutell編寫的gd庫是標準的C語言庫，具有基本的繪圖等功能。為實現在網頁上動態顯示心電波形，將每次采集的數據經過功能程序處理后存儲的同時送給CGI程序，利用gd庫提供的函數來創建圖像。通過在網頁模塊上設定刷新時間(使用HTML語言的META標記)，從而實現在網頁上心電波形的動態顯示。

　　主程序設計

　　主程序首先完成對系統的初始化，然后阻塞監聽網絡接口是否有連接請求，一旦客戶端發出連接請求，則在服務器端產生中斷；讀取網絡數據，然后對網絡數據進行解析，這一步主要是解析HTTP協議，需要判斷連接請求是否符合服務器規定的請求格式，判斷是連接請求的請求方法，判斷請求的文件是否存在服務器上，判斷認證信息是否正確等等；在處理A/D采集的數據這一過程中，首先要將采集后的心電信號進行濾波處理，主要是抑制心電信號中的50Hz工頻干擾，再完成濾波后，將數據送到本地的LCD上顯示，同時將當前的數據以網頁數據的格式發送到網口。

　　結語

　　本系統的設計定位于家庭醫療監護，通過在用于生理特征信息監測的嵌入式系統中集成Web服務器實現Internet的接入，從而實現用于遠程家庭醫療的監護系統。其意義在于：設計出一套價格低且易于推廣的遠程家庭醫療監護系統，改變目前我國家庭醫療監護落后的狀況；有效提高中老年人群心血管等慢性疾病的監護水平，有利于提高中老年人群突發疾病患者的整體救治率；為醫療機構提供大量有價值的我國中老年人群疾病的原始數據進行科研工作。