《医学仪器设计》课件5 虚拟医学仪器设计

《《医学仪器设计》课件5 虚拟医学仪器设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第四章虚拟医学仪器设计——医学仪器整机设计的捷径§4.1概述§4.2虚拟医学仪器硬件接口设计§4.3虚拟医学仪器软件接口设计§4.4虚拟仪器专用软件与设计实例专题：虚拟医学仪器简介§4.1概述虚拟医学仪器virtualmedicalinstrumentation一种基于（或主要基于）通用计算机的软硬件资源而设计的医学仪器。缩短了研究开发的周期整机设计与研究的便捷途径§4.1概述两种可选择的方案：（1）完全基于通用计算机（PC或工作站）软、硬件资源的设计（2）基于商业化的虚拟仪器开发环境的设计特点——计算机参与测试，即集控制、计算

2、与测量于一体，充分利用计算机资源，使传统医学仪器的部分硬件软件化（尤其是控制面板设计等）。§4.1概述与传统的医学仪器相比几个优点：用户可以利用开放式结构组建虚拟仪器的功能与结构强大的计算处理能力和仪器硬件的测量、控制能力十分强大的数据处理能力和通信功能可重复使用、可移植、可重构的优势提高了系统的透明度、可靠性和可维护性§4.1概述虚拟医学仪器通常由用通用计算机、扩充的硬件模块和软件模块三大部分构成，以计算机系统为主体。其中硬件模块一般又由三个部件组成，即接口驱动部件、医学功能部件、医学传感器或作用部件。软件模块即是实现仪器全部

3、功能的应用软件，当然也包含通用计算机中与之相关的系统软件。§4.1概述§4.1概述计算机系统指通用计算机，如PC机或工作站，仪器的全套应用软件设计均在这里完成。其中针对信号层面、物理层面的设计，大多采用C语言或汇编语言实现；而涉及人机界面和管理层面的设计，大多采用可视化的编程语言，如VB、VC、C++Builder、Delphi等来实现。商业虚拟仪器设计软件，大多提供的是给为直观、简便的图形化编程语言（如LabView）。对于复杂度较大的科学计算，还可借助Matlab来实现。§4.1概述硬件模块：（1）接口驱动部件——面向计算机

4、总线的设计（2）医学功能部件——核心部件（3）软件模块——系统软件、工具软件、医学应用软件§4.2虚拟医学仪器硬件接口设计用户硬件模块的接口设计实质上是面向计算机总线的设计，因此虚拟医学仪器的设计应遵循计算机系统总线的标准。总线是构成计算机系统的框架，是多个系统部件之间进行数据传送的公共通路。同一台计算机系统的各个部件如CPU、内存、通道和各类I/O接口间互相连接的总线，称为系统总线。§4.2虚拟医学仪器硬件接口设计系统总线：（1）物理结构——一束扁平电缆线，物理特性包括系统总线的物理连接方式（总线的根数、插头、形状、引脚线的排

5、列方式）（2）功能——总线中每一根线的功能（3）电气特性——每一根线上信号的传递方向和有效电平范围（4）时序——每根线在何时有效§4.2虚拟医学仪器硬件接口设计总线的标准：ISA(IndustryStandardArchitecture)MCA(MicroChannelArchitecture)EISA(ExtendedIndustryStandardArchitecture)VESA(VideoElectronicStandardAssociation)VME(VersaModuleEurocard)PCI(Periphera

6、lComponentInterconnect)PCMCIA(PersonalComputerMemoryCardInternationalAssociation)USB(UniversalSerialBus)§4.2虚拟医学仪器硬件接口设计接口——计算机与外设进行连接的逻辑部件不同功能的接口电路，其结构虽各有不同，但都是由寄存器和控制逻辑两大部分组成：数据缓冲寄存器控制寄存器状态寄存器数据总线和地址总线寄存器端口地址译码器内部控制逻辑对外联络控制逻辑§4.2虚拟医学仪器硬件接口设计§4.2虚拟医学仪器硬件接口设计早期的计算机系统

7、总线以IBM的16位工业标准总线（ISA）为代表。对于PC机来讲，XT总线扩展槽是一种8位总线标准，AT总线扩展槽是一种16位总线标准。在ISA总线上可实现的（CPU）指令操作类型主要有6种：CPU对存储器的读操作CPU对存储去的写操作CPU对端口的读操作CPU对端口的写操作CPU对中断的响应总线的DMA操作§4.2虚拟医学仪器硬件接口设计PCI局部总线是一种高性能的32位或64位地址数据线复用的总线，它与CPU和时钟频率无关，它能支持多个外设，尤其适用于各类高速外设。它的用途是在高度集成的外设控制器器件、扩展板和处理器/存储器

8、系统之间提供一种内部连接机制。PCI局部总线广泛应用于高中低档台式机、便携机直到部门服务器种。PCI-EXPRESS§4.2虚拟医学仪器硬件接口设计§4.2虚拟医学仪器硬件接口设计USB(universalserialbus)是一种PC外挂总线，其目的是为了解决