基于國(guó)產(chǎn) CPU 的嵌入式醫(yī)療電子無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的醫(yī)療電子設(shè)備并不具備無線功能，不能實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地的醫(yī)療監(jiān)控.文中提出一個(gè)基于IPV6 的用于醫(yī)療電子無線網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議，并基于國(guó)產(chǎn)CK610 CPU 和TI 公司的CC2520射頻芯片實(shí)現(xiàn)了基本無線通信，并在PC 上通過圖形界面顯示出醫(yī)療檢驗(yàn)結(jié)果.

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醫(yī)療電子領(lǐng)域中，在嵌入式處理器方面，目前使用最廣泛和主流的象ARM.MIPS 都是國(guó)外廠商生產(chǎn)的CPU,而國(guó)內(nèi)的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的CPU 卻很少被人注意.

此外，隨著無線技術(shù)的進(jìn)步和無線設(shè)備成本的降低，醫(yī)療電子無線化必將是未來發(fā)展的趨勢(shì).目前已經(jīng)有一些企業(yè)和團(tuán)體在醫(yī)療電子無線化的方向上作出了研究和開發(fā)，但是目前的無線醫(yī)療電子使用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議基本都是基于IPV4 的，將更加先進(jìn)的IPV6 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)用到無線醫(yī)療電子是未來發(fā)展必須面臨的問題.

本文主要為醫(yī)療電子設(shè)計(jì)了一個(gè)基于IPV6 的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，為實(shí)現(xiàn)該協(xié)議編寫了路由協(xié)議程序和射頻適配程序，實(shí)現(xiàn)了醫(yī)療電子的無線功能.

1 系統(tǒng)概述

主要系統(tǒng)架構(gòu)如圖1 所示： 單個(gè)節(jié)點(diǎn)由CK610開發(fā)板與醫(yī)療電子板和CC2520 射頻芯片組成，控制器為普通節(jié)點(diǎn)與PC 相連接.Linux 用作CK610 的操作系統(tǒng)，CK610 通過操作FPGA IP 核模擬的SPI 來控制CC2520,CC2591 由CC2520 的管腳控制.

在整個(gè)醫(yī)療電子應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，可以有多個(gè)節(jié)點(diǎn)，但是只有一個(gè)控制器.所有節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)發(fā)送的終點(diǎn)是控制器，距離較遠(yuǎn)的節(jié)點(diǎn)可以通過其他節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)來傳輸數(shù)據(jù).

2 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議設(shè)計(jì)

為了實(shí)現(xiàn)圖1 的系統(tǒng)架構(gòu)，需要為系統(tǒng)設(shè)計(jì)一個(gè)基于IPV6 的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議.

2. 1 路由算法設(shè)計(jì)

建立和維護(hù)無線網(wǎng)絡(luò)，必須要發(fā)送和處理三種形式的數(shù)據(jù)包，分別是路由請(qǐng)求包.路由廣播包和路由匯報(bào)包.

網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都維護(hù)一個(gè)路由表，路由表的每項(xiàng)都是與本節(jié)點(diǎn)相鄰的節(jié)點(diǎn).一個(gè)典型節(jié)點(diǎn)路由表內(nèi)容如表1所示.

每個(gè)節(jié)點(diǎn)會(huì)對(duì)路由表中的每項(xiàng)根據(jù)總鏈路代價(jià)進(jìn)行排序，總鏈路代價(jià)最小的對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)會(huì)被選為默認(rèn)路由，只要節(jié)點(diǎn)有數(shù)據(jù)要發(fā)送或者轉(zhuǎn)發(fā)，都會(huì)將數(shù)據(jù)發(fā)往默認(rèn)路由.

總鏈路代價(jià)表示的是這條鏈路信道的質(zhì)量，該值越小越好，它是本地鏈路代價(jià)和前驅(qū)節(jié)點(diǎn)鏈路代價(jià)兩者之和.前驅(qū)節(jié)點(diǎn)鏈路代價(jià)是從本節(jié)點(diǎn)定期發(fā)送的路由廣播包中獲取的.如果前驅(qū)節(jié)點(diǎn)是控制器，那么前驅(qū)節(jié)點(diǎn)鏈路代價(jià)是0.本地鏈路代價(jià)指的是自身節(jié)點(diǎn)同前驅(qū)節(jié)點(diǎn)之間信道的鏈路代價(jià)，表示的是通信信道質(zhì)量，該值越小越好.為了計(jì)算本地鏈路代價(jià)，必須要維護(hù)長(zhǎng)期發(fā)送數(shù)據(jù)包總數(shù)LT.長(zhǎng)期發(fā)送數(shù)據(jù)包成功數(shù)LS.近期發(fā)送數(shù)據(jù)包總數(shù)ST 和近期發(fā)送數(shù)據(jù)包成功數(shù)SS 這四個(gè)數(shù)據(jù).