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动态心电监护系统也称动态心电监护仪,它与一般的心电监护仪的根本区别是,一般心电监护仪对病人的心电、心率的记录,必须是在病人卧床的情况下(即静态下)才能有效地采集病人的心脏电信号,并显示或记录下来。而动态心电监护仪是在病人自由活动的情况下,可随时、随机把采集到的心电信号通过屏幕显示出来,或通过打印机打印下来,供医务人员分析参考。动态心电监护仪最早由美国人Norman J.Holter发明,故也称为Holter系统。近年来,随着微型计算机的普及应用以及半导体技术的迅速发展,应用固态存储器技术的Holter系统逐渐增多。采用固态存储技术的Holter系统具有体积小、功耗低、可靠性好以及回放处理快捷,便于实时分析等优点。本文以便携式动态心电监护仪为研究课题,在对比和分析了一些现有仪器的基础之上,针对目前大多数的监护仪与计算机接口部分(如计算机串行口、并行口)传输速度较慢的实际情况,重点结合目前实际应用非常广泛的USB总线接口技术对原有的监护仪接口进行改造,使得在长时间记录的过程中得到的大量心电数据能够快速的传输到计算机中。USB就是通用串行总线(Universal Serial Bus)的英文缩写,它是用于连接计算机外围设备的新型PC总线架构。USB最初是于1995年由PC和电信业界几个主要的厂商,如Intel、Compaq、Microsoft和NEC共同开发的。开发USB的最初动机出于以下几种考虑,其中包括实现的廉价和广泛的连接适应性,特别的,它能够实现“计算机与电话的集成”,此外它还应该满足终端用户的易用性,动态配置特性以及连接大量外设的方法。USB能够很好的满足上述的需求,它最多可以连接127个外设并且支持即插即用和热插拔。USB1.1同时支持同步传输与异步传输并且有两种数据传输速率:低速设备的1.5Mbps和全速设备的12Mbps。最新的USB2.0与USB1.1完全兼容,它更可以支持高达480Mbps的高速数据传输速率。连接外设与PC的电缆长度可达5米。USB还可以为低功耗外设提供内置电源,外设可以从信道上获得最大为500mA的供电电流。USB的诸多优点使得它在今天获得了广泛的市场占有率。今天我们可以看到大量应用USB接口的终端设备出现。如键盘、鼠标、调制解调器、打印机、扫描仪、数码相机、摄像头以及移动<WP=70>存储设备等等。USB2.0的高带宽特性使得它也可被用于高质量实时音视频流的传输。(DVD为3Mbps~7Mbps,HDTV为19Mbps~24Mbps)。使用USB还有一个优势:目前的主流操作系统和绝大多数的PC都支持USB总线。微软Window98以后的版本都对USB总线有良好的支持,大多数的USB总线设备也都有相应的驱动程序支持。随着目前无线互联技术的飞速发展,无线USB(Wireless USB)的相关技术标准也在相关厂商的推动下积极发展。无线USB促进联盟(Wireless USB Promoter Group)已于2004年春季Intel技术峰会(IDF Spring 2004)上宣布成立,该团体计划于2004年底制订无线USB规格。Wireless USB是一种无线接口标准,目标是以无线取代目前的USB连线。无线技术方面将使用超宽带近距离高速通信技术“UWB(Ultra Wideband)”。目标传送速度为USB2.0的最大通信速度480Mbps。本文介绍了USB接口的相关技术以及实现过程,主要分为以下几个部分。首先,介绍了动态心电监护仪的特点及其工作原理。这一部分主要分析了设计心电监护系统需要考虑的一些基本问题和主要模块的实现方法。如怎样克服在心电信号采集过程中遇到的干扰和噪声,如何实现大数据量的快速而且可靠的存储等问题。然后,介绍了USB接口技术的基本理论,包括USB总线体系结构,电气连接特性,USB总线传输协议,USB总线通道,USB总线数据传输类型,USB主机的硬件与软件及USB总线设备等等。了解USB总线协议是进行USB设备开发的必要前提,一些早期的接口,如PC的并行端口,电路和协议都比较简单,而USB的传输控制是被严格定义的。其次,以PHILIPS公司的USB接口芯片PDIUSBD12为例,对如何进行USB固件部分的程序设计进行了讨论。固件设计是USB接口开发过程中十分重要的一个环节,它直接关系到最终的数据传输速度。例如,采用不同的传输类型、设置不同的分组大小、是否采用DMA方式、传输缓冲区的大小等都会使得传输速率发生很大的变化。还有在高速情况下的超时处理等,也包含了很多的内容。再次,介绍了USB驱动程序设计及客户端软件设计。设备驱动程序在应用程序层级的程序代码,与特定硬件的程序代码之间执行它的工作。应用程序层级的程序代码使用操作系统提供的函数,来与设备驱动程序通信。特定硬件的程序代码处理存取外围设备的协议,包括检测状态信号及在适当时机交替控制信号等。