基于ARM的医用数据采集系统的人机接口设计

　　引言

　　医用数据采集系统能够为医务人员及时有效的提供患者的第一手数据，有助于加强医院的现代化信息管理和提高工作效率。而在家庭保健方面，它能够满足人们在快节奏的工作生活中及时准确的获知自身及家人的健康状况。在设备的日常使用中，良好的人机接口设计，也将为设备使用人员节约大量的时间并提供极大的便捷。本文主要以LM3S3748为核心，并采用TFT液晶作为系统的显示设备，而用触摸屏和手柄控制器作为系统的控制设备，介绍了其人机接口的设计方法。

　　1 系统硬件设计

　　系统人机接口主要包括TFT液晶、触摸屏和手柄控制器，其结构框图如图1所示。其中TFT液晶亮度好，对比度高，层次感强，颜色鲜艳，因此，在不考虑耗电的情况下，TFT液晶是一个很好的选择。触摸屏采用模数转换芯片ADS7843对触摸屏的数据进行采样，再对其采样的输出值经过校准程序，即可以得到其触摸屏的物理坐标。手柄控制器采用Modbus协议，并通过串口对核心板进行控制。

　　1.1 控制单元

　　本系统的控制单元可采用TI公司的LM3S3748，支持主频为50 MHz的ARM Codex-M3内核和128 KByte FIASH、64 KByte SRAM。同时集成有USB HOST/DEVICE/OTG、睡眠模块、正交编码器、ADC、带死区删、温度传感器、模拟比较器、UART、SSI、通用定时器，I2C、CCP、DMA控制器等外设。此外，芯片内部还固化有驱动库，能较好的满足系统需求。

　　1.2 液晶接口电路

　　液晶可选用3.2寸TFT(240×320)26万色彩屏触摸模块，该模块支持SD卡和DATAFLASH，同时支持16位/8位模式。该模块可以实现显示画面的180度任意旋转使用，并带触摸屏及触摸控制芯片。模块默认i8080 16位并行接口，并可选8位并行接口方式。其液晶接口电路如图2所示。

　　1.3 触摸屏控制电路

　　触摸屏控制芯片采用的ADS7843是TI公司生产的4线电阻触摸屏转换接口芯片。它是一款具有同步串行接口的12位取样模数转换器。ADS7843具有两个辅助输入(IN3、IN4)，可设置为8位或12位模式。

　　ADS7843可以通过连接触摸屏X+将触摸信号输入到A/D转换器，同时打开Y+和Y-驱动，然后再数字化X+的电压，从而得到当前Y位置的测量结果，同理，也可以得到X坐标的逻辑坐标。当得到X、Y的逻辑坐标后，通过SPI接口将数据传送给LM3S3748进行数据处理。其ADS7843的外部电路如图3所示。

　　1.4 RS232串口通信电路

　　RS232串口主要用于手柄控制器与核心板的通信，这类似于人机接口中的键盘接口。它们之间通过Modbus协议进行通信。其RS232串口通信电路如图4所示。