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基于嵌入式web服务器的远程生理参数检测仪与信号分析研究,基于嵌入式web服务器的远程生理参数检测仪与信号分析研究页数72 字数38155 摘 要 随着现代通信技术，特别是因特网技术的发展，远程医疗正步入快速的发展阶段，已经成为世界各国争相发展的一项高新技术。远程医疗作为一种全新的医疗模式将改变人们的生活。在远程医疗中，生理信号的远程监测是一个相当重要的内容。本文提出了一种技...
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基于嵌入式Web服务器的远程生理参数检测仪与信号分析研究
页数 72 字数 38155
摘 要
随着现代通信技术，特别是因特网技术的发展，远程医疗正步入快速的发展阶段，已经成为世界各国争相发展的一项高新技术。远程医疗作为一种全新的医疗模式将改变人们的生活。在远程医疗中，生理信号的远程监测是一个相当重要的内容。本文提出了一种技术先进的基于嵌入式Web服务器的远程生理参数检测系统，还将先进的Web技术、多微处理器嵌入式系统设计理念应用于远程医学数字化仪器设计。
整个远程生理参数检测系统采用的B/S架构。生理参数检测仪是整个远程医疗系统中最重要的终端设备，它能够实时采集心电、心音、颈动脉波和血压等常用的生理信号，并能够进行波形的实时显示、生理数据的实时处理和远程传输。监护中心还可以通过因特网访问生理参数检测仪，从而实现远程诊断和监护。
本文具体讲述了生理参数检测仪的具体实现过程。远程生理参数检测仪由传感器、信号预处理电路、A/D转换器、数字信号处理模块、32位主机模块和网络接口等组成。该仪器采用了DSP微处理器和32位嵌入式微处理器组成的多处理器结构，满足了数据的采集、显示和传输的实时性的要求；把Web技术应用于嵌入式设备之中，为嵌入式医疗设备的远程控制和远程通信提供了一种解决方案；该仪器结构紧凑、轻巧美观，便于携带，具有自动报警和自动诊断的功能。
远程生理参数检测仪内置嵌入Web服务器，负责完成远程控制命令的响应，并进行实时的网络数据传输。以嵌入式实时操作系统μC/OS-II作为应用软件的开发和运行的平台，具有良好的实时性，大大提高了嵌入式系统开发的效率，给系统的软件维护和功能扩展带来了方便。
本文还对生理信号的分析和处理作了一些研究。采用了自适应滤波算法对工频干扰进行行之有效的滤波处理。最后还分析了信号奇异点(R峰点)与其小波变换模极大值对的零交叉点的关系，采用了小波分析方法和一系列的策略来检测QRS波，大大提高了QRS波的正确检测率。
关键词：嵌入式Web服务器；远程医疗；医疗仪器；嵌入式系统；网络。
目 录
摘要…………………………………………………………………………………………（I）
Abstract…………………………………………………………………………………… （II）
第一章 绪 论………………………………………………………………… （1）
1.1 课题立项的依据 ………………………………………………………………（1）
1.2 课题研究的意义…………………………………………………………………（1）
1.3 远程医疗的发展状况和应用现状 ……………………………………………（2）
1.4 现代数字化医疗仪器和生物医学信号处理 …………………………………（4）
1.4.1现代数字化医疗仪器……………………………………………………（4）
1.4.2虚拟仪器技术在现代数字化医疗仪器中的应用………………………（4）
1.4.3多微处理器嵌入式系统在现代数字化医疗仪器中的应用……………（5）
1.4.4生物医学信号处理………………………………………………………（6）
1.5 本论文的主要内容与特点………………………………………………………（6）
1.6 本章小结 ………………………………………………………………………（7）
第二章 基于嵌入式Web服务器的远程生理参数检测仪的总体设计………（8）
2.1 嵌入式Web技术简介……………………………………………………………（8）
2.1.1嵌入式Web服务器的原理……………………………………………… （8）
2.1.2 Web服务器和嵌入式Web服务器…………………………………………（9）
2.2基于B/S架构的远程生理参数检测系统………………………………………（10）
2.2.1 系统的硬件组成……………………………………………………… （10）
2.2.2 系统的软件组成……………………………………………………… （11）
2.3 远程生理参数检测仪的设计…………………………………………………（12）
2.3.1 本仪器的基本要求…………………………………………………… （12）
2.3.2 仪器的总体架构……………………………………………………… （13）
2.3.3 仪器的主要特点……………………………………………………… （14）
2.4 本章小结 ……………………………………………………………………（15）
第三章 远程生理参数检测仪的硬件设计……………………………………（16）
3.1 嵌入式微处理器 ……………………………………………………………（16）
3.1.1 ARM嵌入式微处理器……………………………………………………（16）
3.1.2嵌入式微处理器的选择…………………………………………………（18）
3.2 主机模块 ……………………………………………………………………（18）
3.2.1 主机模块的硬件组成………………………………………………… （18）
3.2.2主机与网络的接口设计………………………………………………… （20）
3.3 DSP模块………………………………………………………………………（23）
3.3.1 DSP模块的组成…………………………………………………………（23）
3.3.2 C54X的主机接口……………………………………………………… （24）
3.3.3 S3C44B0X与C54X DSP的接口设计………………………………… （25）
3.4 本章小结 ……………………………………………………………………（26）
第四章 远程生理参数检测仪的软件设计……………………………………（27）
4.1 嵌入式系统软件设计…………………………………………………………（27）
4.2 嵌入式实时操作系统…………………………………………………………（28）
4.2.1嵌入式实时操作系统简介…………………………………………… （28）
4.2.2使用嵌入式实时操作的意义………………………………………… （28）
4.2.3μC/OS-II简介…………………………………………………………（29）
4.2.4 μC/OS-II在S3C44B0X上的移植………………………………… （29）
4.3 硬件驱动程序的设计…………………………………………………………（35）
4.3.1 TMS320C5416与主机接口程序…………………………………………（35）
4.3.2 NIC驱动程序……………………………………………………………（35）
4.4 嵌入式Web服务器软件…………………………………………………………（39）
4.4.1 相关协议标准………………………………………………………… （39）
4.4.2 嵌入式Web服务器的系统模型………………………………………（40）
4.5 应用程序的设计………………………………………………………………（42）
4.6本章小结 ……………………………………………………………………（43）
第五章 生理信号分析研究…………………………………………………… （44）
5.1 常规心电图……………………………………………………………………（44）
5.2心电信号中的噪音干扰分析……………………………………………………（45）
5.3 采用自适应陷波器滤除工频干扰……………………………………………（46）
5.3.1自适应滤波器的结构及原理……………………………………………（46）
5.3.2 LMS算法…………………………………………………………………（47）
5.4 心电信号的QRS综合波的检测………………………………………………（49）
5.4.1心电信号的分析…………………………………………………………（49）
5.4.2小波变换理论……………………………………………………………（49）
5.4.3波变换检测信号的奇异点………………………………………………（52）
5.4.2小波变换检测信号的QRS波……………………………………………（53）
5.5本章小结 ……………………………………………………………………（55）
结论 ………………………………………………………………………………（56）
参考文献 …………………………………………………………………………（58）
攻读硕士学位期间发表的论文 …………………………………………………（61）
致谢 ………………………………………………………………………………（62）
参考文献
【1】 岑人经，吴效明，李宾. 一种新型的小波分析仪. 世界医疗卫生器械，1999，5(3):46-50
【2】 吴效明，李宾，崔文生等. 多道生理参数检测仪与分析软件的研究. 暨南大学学报. 2000, 21(1):73-76
【3】 Wright D. Telemedicine and developing counties. A report of study group 2 of the ITU Development Sector. J Telemedicine Telecare 1988,4(suppl 2):1-85
【4】 Wright D. Telemedicine and developing counties. A report of study group 2 of the ITU Development Sector[R/OL]. Rapporteur,ITU-D Study Group2, Question6, 1998
【5】 杨友春. 远程医疗的现状及发展趋势. 医学信息. 1999,12(3):33
页数 72 字数 38155
摘 要
随着现代通信技术，特别是因特网技术的发展，远程医疗正步入快速的发展阶段，已经成为世界各国争相发展的一项高新技术。远程医疗作为一种全新的医疗模式将改变人们的生活。在远程医疗中，生理信号的远程监测是一个相当重要的内容。本文提出了一种技术先进的基于嵌入式Web服务器的远程生理参数检测系统，还将先进的Web技术、多微处理器嵌入式系统设计理念应用于远程医学数字化仪器设计。
整个远程生理参数检测系统采用的B/S架构。生理参数检测仪是整个远程医疗系统中最重要的终端设备，它能够实时采集心电、心音、颈动脉波和血压等常用的生理信号，并能够进行波形的实时显示、生理数据的实时处理和远程传输。监护中心还可以通过因特网访问生理参数检测仪，从而实现远程诊断和监护。
本文具体讲述了生理参数检测仪的具体实现过程。远程生理参数检测仪由传感器、信号预处理电路、A/D转换器、数字信号处理模块、32位主机模块和网络接口等组成。该仪器采用了DSP微处理器和32位嵌入式微处理器组成的多处理器结构，满足了数据的采集、显示和传输的实时性的要求；把Web技术应用于嵌入式设备之中，为嵌入式医疗设备的远程控制和远程通信提供了一种解决方案；该仪器结构紧凑、轻巧美观，便于携带，具有自动报警和自动诊断的功能。
远程生理参数检测仪内置嵌入Web服务器，负责完成远程控制命令的响应，并进行实时的网络数据传输。以嵌入式实时操作系统μC/OS-II作为应用软件的开发和运行的平台，具有良好的实时性，大大提高了嵌入式系统开发的效率，给系统的软件维护和功能扩展带来了方便。
本文还对生理信号的分析和处理作了一些研究。采用了自适应滤波算法对工频干扰进行行之有效的滤波处理。最后还分析了信号奇异点(R峰点)与其小波变换模极大值对的零交叉点的关系，采用了小波分析方法和一系列的策略来检测QRS波，大大提高了QRS波的正确检测率。
关键词：嵌入式Web服务器；远程医疗；医疗仪器；嵌入式系统；网络。
目 录
摘要…………………………………………………………………………………………（I）
Abstract…………………………………………………………………………………… （II）
第一章 绪 论………………………………………………………………… （1）
1.1 课题立项的依据 ………………………………………………………………（1）
1.2 课题研究的意义…………………………………………………………………（1）
1.3 远程医疗的发展状况和应用现状 ……………………………………………（2）
1.4 现代数字化医疗仪器和生物医学信号处理 …………………………………（4）
1.4.1现代数字化医疗仪器……………………………………………………（4）
1.4.2虚拟仪器技术在现代数字化医疗仪器中的应用………………………（4）
1.4.3多微处理器嵌入式系统在现代数字化医疗仪器中的应用……………（5）
1.4.4生物医学信号处理………………………………………………………（6）
1.5 本论文的主要内容与特点………………………………………………………（6）
1.6 本章小结 ………………………………………………………………………（7）
第二章 基于嵌入式Web服务器的远程生理参数检测仪的总体设计………（8）
2.1 嵌入式Web技术简介……………………………………………………………（8）
2.1.1嵌入式Web服务器的原理……………………………………………… （8）
2.1.2 Web服务器和嵌入式Web服务器…………………………………………（9）
2.2基于B/S架构的远程生理参数检测系统………………………………………（10）
2.2.1 系统的硬件组成……………………………………………………… （10）
2.2.2 系统的软件组成……………………………………………………… （11）
2.3 远程生理参数检测仪的设计…………………………………………………（12）
2.3.1 本仪器的基本要求…………………………………………………… （12）
2.3.2 仪器的总体架构……………………………………………………… （13）
2.3.3 仪器的主要特点……………………………………………………… （14）
2.4 本章小结 ……………………………………………………………………（15）
第三章 远程生理参数检测仪的硬件设计……………………………………（16）
3.1 嵌入式微处理器 ……………………………………………………………（16）
3.1.1 ARM嵌入式微处理器……………………………………………………（16）
3.1.2嵌入式微处理器的选择…………………………………………………（18）
3.2 主机模块 ……………………………………………………………………（18）
3.2.1 主机模块的硬件组成………………………………………………… （18）
3.2.2主机与网络的接口设计………………………………………………… （20）
3.3 DSP模块………………………………………………………………………（23）
3.3.1 DSP模块的组成…………………………………………………………（23）
3.3.2 C54X的主机接口……………………………………………………… （24）
3.3.3 S3C44B0X与C54X DSP的接口设计………………………………… （25）
3.4 本章小结 ……………………………………………………………………（26）
第四章 远程生理参数检测仪的软件设计……………………………………（27）
4.1 嵌入式系统软件设计…………………………………………………………（27）
4.2 嵌入式实时操作系统…………………………………………………………（28）
4.2.1嵌入式实时操作系统简介…………………………………………… （28）
4.2.2使用嵌入式实时操作的意义………………………………………… （28）
4.2.3μC/OS-II简介…………………………………………………………（29）
4.2.4 μC/OS-II在S3C44B0X上的移植………………………………… （29）
4.3 硬件驱动程序的设计…………………………………………………………（35）
4.3.1 TMS320C5416与主机接口程序…………………………………………（35）
4.3.2 NIC驱动程序……………………………………………………………（35）
4.4 嵌入式Web服务器软件…………………………………………………………（39）
4.4.1 相关协议标准………………………………………………………… （39）
4.4.2 嵌入式Web服务器的系统模型………………………………………（40）
4.5 应用程序的设计………………………………………………………………（42）
4.6本章小结 ……………………………………………………………………（43）
第五章 生理信号分析研究…………………………………………………… （44）
5.1 常规心电图……………………………………………………………………（44）
5.2心电信号中的噪音干扰分析……………………………………………………（45）
5.3 采用自适应陷波器滤除工频干扰……………………………………………（46）
5.3.1自适应滤波器的结构及原理……………………………………………（46）
5.3.2 LMS算法…………………………………………………………………（47）
5.4 心电信号的QRS综合波的检测………………………………………………（49）
5.4.1心电信号的分析…………………………………………………………（49）
5.4.2小波变换理论……………………………………………………………（49）
5.4.3波变换检测信号的奇异点………………………………………………（52）
5.4.2小波变换检测信号的QRS波……………………………………………（53）
5.5本章小结 ……………………………………………………………………（55）
结论 ………………………………………………………………………………（56）
参考文献 …………………………………………………………………………（58）
攻读硕士学位期间发表的论文 …………………………………………………（61）
致谢 ………………………………………………………………………………（62）
参考文献
【1】 岑人经，吴效明，李宾. 一种新型的小波分析仪. 世界医疗卫生器械，1999，5(3):46-50
【2】 吴效明，李宾，崔文生等. 多道生理参数检测仪与分析软件的研究. 暨南大学学报. 2000, 21(1):73-76
【3】 Wright D. Telemedicine and developing counties. A report of study group 2 of the ITU Development Sector. J Telemedicine Telecare 1988,4(suppl 2):1-85
【4】 Wright D. Telemedicine and developing counties. A report of study group 2 of the ITU Development Sector[R/OL]. Rapporteur,ITU-D Study Group2, Question6, 1998
【5】 杨友春. 远程医疗的现状及发展趋势. 医学信息. 1999,12(3):33
