基于S3C2440的智能模擬人的控制

摘要：以S3C2440為平臺，實現了S3C2440單板機對智能模擬人的控制箱，按壓和通氣功能的控制，以及S3C2440與上位機通信功能，通過對內核的裁剪和驅動及控制程序的編寫，不僅可以實現各種控制箱的操作，而且也可以對模擬人的按壓和通氣模擬操作功能進行控制，產生與之對應的各種模擬反應。最后，提出了用設置加權系數的辦法解決按壓和通氣控制條反應速率過緩問題。
關鍵詞：S3C2440；ARM9；VC；控制箱；按壓；通氣

0 引言
醫學模擬教學是利用各種模擬手段，再現臨床醫學的工作場景，為學習者提供一個無風險的學習臨床知識和技能的條件與環境。醫學模擬教學以其對病人無創、方便、操作可重復、低成本等優勢已經成為現代醫學教學的主導方式之一。我國在臨床醫學模擬教學設備還處于比較低層次上，高端的教學設備多數還以進口為主，自主研發并實際應用很少。智能模擬人系統正是在這種情況下填補了現在國內市場的空白，滿足我國臨床醫學高層次實踐教學需求。
智能綜合模擬人系統采用目前國際醫學模擬教學中比較流行的觸覺感知技術，可以逼真地模擬各種醫療過程，并對各個過程進行實時監控。本文主要介紹醫學教學和臨床教學中常用的除顫，CPR和Ventilation的操作實現方法，它們在醫學教學和臨床教學中起到了橋梁作用，使受訓者的理論和臨床實踐很好地結合起來，極大地提高了受訓者的應變能力和現場處理能力。

1 S3C2440介紹
由于所需完成的功能眾多，對體積、功耗和性能諸多方面要求較高，如果用傳統的MCU處理，顯然不能滿足需要，所以這里采用S3C2440作為平臺搭建系統，三星公司推出的16／32位RISC微處理器S3C2440，采用ARM920T的內核，0．13 μm的CMOS標準宏單元和存儲器單元，采用了新的總線架構——AMBA。為手持設備和一般類型應用提供了低價格，低功耗，高性能小型微處理器的解決方案，滿足了系統搭建的要求。
1．1 S3C2440的功能
S3C2440的杰出特點是其核心處理器(CPU)，是一個由Advanced RISC Machines有限公司設計的16／32位ARM920T、的RISC處理器。ARM-920T實現了MMU，AMBA BUS和Harvard高速緩沖體系結構。這一結構具有獨立的16 KB指令Cache和16 KB數據Cache。每個都是由具有8字長的行組成。通過提供一套完整的通用系統外設，S3C2440減少了整體系統成本和無需配置額外的組件。
綜合對芯片的功能描述，總共有以下17種功能：
(1)1．2 V內核供電，1．8 V／2．5 V／3．3 V存儲器供電，3．3 V外部I／O供電，具備16 KB的I-Cache和16KB DCache／MMU微處理器。
(2)外部存儲控制器(SDRAM控制和片選邏輯)。
(3)LCD控制器(最大支持4K色STN和256色TFT)提供1通道LCD專用DMA。
(4)4通道DMA并有外部請求引腳。
(5)3通道UART。
(6)2通道SPI。
(7)1通道I2S-BUS音頻編解碼器接口。
(8)1通道I2C-BUS接口(多主支持)。
(9)AC97解碼器接口。
(10)兼容SD主接口協議1．O版和MMC卡協議2．1l兼容版。
(11)2端口USB主機／1端口USB設備(1．1版)。
(12)8通道10比特ADC和觸摸屏接口。
(13)具有日歷功能RTC。
(14)相機接口(最大4 096×4 096像素的投入支持)。
(15)130個通用I／O口和24通道外部中斷源。
(16)具有普通、慢速、空閑和掉電模式。
(17)具有PLL片上時鐘發生器。
1．2 S3C2440的主要特性
S3C2440相對于MCU有許多不同的特性，主要應用于智能模擬人系統功能的特性包括以下幾方面：
(1)體系結構：加強的ARM體系結構MMU用于支持Linux。
(2)系統管理器：支持高速總線模式和異步總線模式，尋址空間每BANK 128 MB(總共1 GB)，支持掉電時SDRAM自刷新模式。
(3)RTC(實時時鐘)：32．768 kHz工作，具有報警中斷和節拍中斷。
(4)通用I／O端口：24個外部中斷端口，130個多功能輸入／輸出口。
(5)UART：3通道UART，可以基于DMA模式或中斷模式工作。
(6)A／D轉換和觸摸屏接口：8通道多路復用ADC，最大500 KSPS。
(7)工作電壓：輸入／輸出3．3 V，同時有5 V供電電壓接口。