醫(yī)用RS485-SPI通信轉(zhuǎn)換器：SPI接口軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

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1、Science&TechnologyVision科技視界科技·探索·爭I毫●醫(yī)用RS485一SPI通信轉(zhuǎn)換器●SPI接口軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)陳春梅周冬梅(成都理工大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，四川成都610059)【摘要】本文主要針對持續(xù)血液凈化系統(tǒng)，設(shè)計(jì)一個(gè)通信轉(zhuǎn)換器裝置，其中主要完成SP[接口軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。SPIBUS模塊主要為模塊驅(qū)動(dòng)提供統(tǒng)一良好的SPI總線訪問接口。除了負(fù)責(zé)SPI數(shù)據(jù)通外，還負(fù)責(zé)根據(jù)SPI總線通信協(xié)議。具體包括SPI接口配置、SPI接口接收函數(shù)、SPI接口發(fā)送函數(shù)、接收數(shù)據(jù)分解函數(shù)、發(fā)送數(shù)據(jù)封裝函數(shù)

2、等。本文主要了解持續(xù)血液凈化系統(tǒng)基礎(chǔ)原理，掌握通信轉(zhuǎn)換器的總體硬件設(shè)計(jì)方案以及SPI通信原理。【關(guān)鍵詞】血液凈化系統(tǒng)；轉(zhuǎn)換器；SPI接1：20引言議，再通過SPI總線將命令發(fā)送到SPI子模塊去，獲取返回值，再將返回?cái)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成485協(xié)議上返回給主控板。血液透析又被稱為血透，是用來凈化病人血液的一種方法。透析用濃縮液和透析用水經(jīng)過透析液供給系統(tǒng)配制成合格的透析液，通過血液透析器與血液監(jiān)護(hù)警報(bào)系統(tǒng)引出的病人血液進(jìn)行溶質(zhì)彌散、滲透和超濾作用：作用后的病人血液通過血液監(jiān)護(hù)警報(bào)系統(tǒng)返回病人體內(nèi)．同時(shí)透析用后的液體作為廢液由透

3、析液供給系統(tǒng)排出；不斷循環(huán)往復(fù)．完成整個(gè)透析過程。本次設(shè)計(jì)主要在于血液透析機(jī)的監(jiān)控模板模塊的軟件部分該模塊通過RS232接收主控板的控制命令．并解釋．使用相應(yīng)的指令通過SPI接口發(fā)送給驅(qū)動(dòng)板，從而達(dá)到控制下層設(shè)備的目的1RS485一SPI通信轉(zhuǎn)換器總體介紹1．1轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)簡介系統(tǒng)外部框圖如圖1所示：圖2協(xié)議轉(zhuǎn)換功能示意圖如圖2所示．主控板的信號是RS232電平信號．而底層485模塊使用的是RS485協(xié)議。故在監(jiān)控板上通過硬件設(shè)計(jì)將RS232電平轉(zhuǎn)換TrL電平．監(jiān)控板再將TTL電平信號轉(zhuǎn)換成485電平信號從RS48

4、5接El輸出。兀lL信號又與MCU的USART2連接。監(jiān)控板能獲取485總線上的數(shù)據(jù)流，并對所有命令進(jìn)行監(jiān)聽。如果是轉(zhuǎn)給SPI總線上所掛載的模塊的485命令．那么就將485幀轉(zhuǎn)換成SPI幀．通過SPI總線轉(zhuǎn)送到SPI模塊。如圖2所示。系統(tǒng)掛4個(gè)模塊，超濾泵、平衡腔為485模塊，血泵、肝素泵為SPI模塊。主控板并不關(guān)心多少模塊是掛載到SPI總線上．而是一律視為485模塊。監(jiān)控板的協(xié)議轉(zhuǎn)換功能則是監(jiān)聽485命令．將與血泵與肝素泵相關(guān)的命令轉(zhuǎn)換成SP1分別發(fā)送給血泵或肝素泵血液透析機(jī)系統(tǒng)外部框圖主要包括：主控板、轉(zhuǎn)換器

5、、血泵、補(bǔ)液從而達(dá)到協(xié)議轉(zhuǎn)換功能泵、超濾泵、肝素泵、平衡腔、加熱器、電導(dǎo)板、電源、指示燈、按鍵界面2SPI接口等等。從功能上可以將系統(tǒng)分成四部分。按鍵發(fā)送、指示燈控制、協(xié)議轉(zhuǎn)換、系統(tǒng)監(jiān)測2．1SPI的作用按鍵發(fā)送．由按鍵掃描定時(shí)器每0．Is掃描一定矩陣鍵盤．將掃描醫(yī)用透析機(jī)包含許多終端子系統(tǒng)，如血路子系統(tǒng)、液路子系統(tǒng)、加碼轉(zhuǎn)換成按鍵碼．并將按鍵信息通過CBUS模塊(CBUS模塊為按鍵指熱子系統(tǒng)、監(jiān)控子系統(tǒng)、抗凝子系統(tǒng)等。這些子系統(tǒng)需要接受透析機(jī)主示燈控制協(xié)議通信模塊)封裝成幀格式。通過CBUS總線發(fā)送給主控控系統(tǒng)

6、的控制，目前的子系統(tǒng)提供SPI接口．主控模塊提供RS232接板?？冢襌S232傳播距離有限。需轉(zhuǎn)換為RS485接口才能確保與各個(gè)子指示燈控制．是通過CBUS接收主控板發(fā)送的CBUS命令幀，由系統(tǒng)之間的長距離通信。因此需設(shè)計(jì)一個(gè)轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換器硬件實(shí)現(xiàn)CBUS處理任務(wù)對命令幀進(jìn)行解釋．然后更新狀態(tài)燈的亮滅狀態(tài)。對RS232-RS485-SPI之間的接口轉(zhuǎn)換．轉(zhuǎn)換器軟件實(shí)現(xiàn)RS232協(xié)議數(shù)于報(bào)警燈置相應(yīng)的標(biāo)志．由報(bào)警燈閃爍定時(shí)器對報(bào)警燈進(jìn)行直接控?fù)?jù)與SPI協(xié)議數(shù)據(jù)之間的匹配．而本文主要講實(shí)現(xiàn)SPI接口軟件設(shè)制。計(jì)。協(xié)

7、議轉(zhuǎn)換功能是將主控板發(fā)送的485協(xié)議幀進(jìn)行解釋．再通過調(diào)2．2SPI通信協(xié)議概述用各個(gè)模塊的驅(qū)動(dòng)將轉(zhuǎn)換后的命令通過SPIBUS總線模塊下發(fā)到各規(guī)定本次設(shè)計(jì)中主機(jī)與各模塊間采用SPI接口進(jìn)行信息交換的個(gè)子模塊：如果需數(shù)據(jù)返回的，則從模塊讀出的數(shù)據(jù)根據(jù)485協(xié)議。通通信協(xié)議。設(shè)定主機(jī)(含人機(jī)界面的主控制模塊)到各從機(jī)(獨(dú)立的分過調(diào)用DBUS模塊的發(fā)送功能上傳給主控板散控制模塊)間的信息為下行數(shù)據(jù)，各從機(jī)到主機(jī)的信息為上行數(shù)據(jù)。系統(tǒng)監(jiān)控則是監(jiān)控主控板在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)是否有發(fā)送了命令如其通信拓?fù)錇樾切徒Y(jié)構(gòu)，主機(jī)集中控制方式

8、．各從機(jī)可通過中斷向主果在規(guī)定時(shí)間內(nèi)都沒有發(fā)送命令。則視為主控板死機(jī)。機(jī)申請中斷處理(若此時(shí)主機(jī)未與其它從機(jī)通信)1．2協(xié)議轉(zhuǎn)換原理2．3SPIBUS驅(qū)動(dòng)本系統(tǒng)通過USART2接口接收主控板對底層模塊，如血泵、肝素SPIBUS是基于SPI通信接口根據(jù)本系統(tǒng)而擴(kuò)展的設(shè)備數(shù)據(jù)通信泵、平衡腔等的485控制命令。對命令幀進(jìn)行解釋。然后轉(zhuǎn)換成SPI協(xié)science&Techn。l。