论文部分内容阅读
体域网(Body Area Network, BAN)作为未来远程医疗(Telemedicine)的关键技术,其核心器件即片上系统(System on Chip, SoC)的性能涉及到体域网技术推广的实际成效,因此开发高性能的BAN SoC有很好市场前景和意义。本文首先讨论BAN技术现状及其SoC片上系统开发的关键技术问题,指出其系统应用的基本要求及可能的应用方案要求,即希望能避免笨重的传统医疗电子设备及其传感器之间复杂的连线,考虑采用IP (Intellectual Property core)重构技术,设计一款适用于多功能移动便携应用的高性能片上微控制器.为此,我们在传统SoC架构下针对DMA (Direct Memory Acess)控制器引入Crossbar交换结构,并加入音频解码器、AD/DA接口等模块,实现软硬件协同优化的片上系统设计;最后,在FPGA开发板上实现系统的软硬件协同验证。论文工作的主要成果及创新点体现在:(1)针对DMA控制器,采用Crossbar交换结构替代传统的共享总线,可实现片上系统的多通道任务并行执行与灵活性配置,并引入链表描述符及预读机制,缩短不同任务间通道的配置时间,提升SoC片上数据交换速度。(2)基于SoC的软硬件协同设计,将MCU、RTClock、Audio decoder、KEY、 SPI interface、I2S interface、DAC interface、ADC interface等模块有机地片上集成,以满足SoC片上系统BAN节点应用的移动便携化发展趋势。(3)通过在系统硬件代码中加入测试功能模块,将测试节点引至顶层模块,利用Chipscore软件、逻辑分析仪Saleae16及串口通信技术实现系统内外部信号的可追溯性,完成远程医疗监护系统的快速开发。此外,本文就医疗监护设计了一套配备上位机监控中心的无线远程监护演示系统。经数据收发、通信距离、通信误码率等实验测试,系统能满足远程医疗需要对客户体征参数实时监护的应用需求。