現(xiàn)在介紹Windows CE.Net的幾種接口方式在腦電波采集系統(tǒng)的應用。腦電監(jiān)護儀主要是對人腦細胞放電(微伏級)，用頭皮表面安放的電極將電信號接收下來，經(jīng)放大器放大，由現(xiàn)代計算機技術將之變成數(shù)字信號，然后將計算得到的參數(shù)顯示在屏幕上，并通過網(wǎng)絡將其傳送至中央監(jiān)護系統(tǒng)，進行進一步的存儲和處理。除了采集腦電信號以外，腦電監(jiān)護儀還需要采集血氧和血壓信號以配合腦電監(jiān)護。
本系統(tǒng)硬件系統(tǒng)主要由CPU、Flash ROM、SDROM、以太網(wǎng)物理層、FIFO以及CPLD構成，如圖3所示。本系統(tǒng)CPU采用了ARM7TDMI內(nèi)核的RISC處理器S3C4510B。該芯片具有的8/16/32外部總線支持ROM、RAM、Flash存儲器、DRAM和外部IO；帶有MII接口的100Mpbs/10Mbps以太網(wǎng)控制器； 兩個UART通道； 支持21個中斷源，其中4個用于外部中斷； 最高系統(tǒng)時鐘可達50MHz。該系統(tǒng)腦電的采集由FIFO緩沖，CPLD用于產(chǎn)生FIFO控制邏輯和外部總線邏輯控制。當FIFO中腦電數(shù)據(jù)滿時， CPLD向CPU產(chǎn)生中斷信號， 請求CPU中斷處理。血氧和血壓分別通過串行口芯片傳入處理器。
本系統(tǒng)操作系統(tǒng)采用Windows CE.Net 4.1，它所具有的多線程、多任務、完全搶占式的特點。WinCE的進程模式采用標準的Win32進程和線程模式，在運行時，系統(tǒng)可提供32個進程，線程的數(shù)量可以更多。進程和線程的同步可以通過臨界段、互斥和事件來進行，也可以通過互鎖函數(shù)來同步線程。
此系統(tǒng)要用到串口、基于中斷的外部IO訪問和網(wǎng)絡等接口,其中基于中斷的腦電數(shù)據(jù)的采集是最關鍵的。這里采用的是基于中斷的非標準驅(qū)動，下面介紹一下其實現(xiàn)方法。
要完成基于中斷的非標準驅(qū)動需要實現(xiàn)兩個步驟：一是編寫中斷服務線程(IST)；二是注冊中斷服務線程(IST)。中斷信號由FIFO經(jīng)CPLD不斷產(chǎn)生，每發(fā)生一次中斷，運行在核心態(tài)的中斷服務例行程序(ISR)就調(diào)用一次中斷服務線程(IST) 。
要實現(xiàn)腦電基于中斷方式從FIFO中讀取數(shù)據(jù)，首先編寫IST程序，其結構如下：
DWORD ThreadIST(void *dat)
{
ThreadISTData* pData = (ThreadISTData*)dat; //取得線程外部參數(shù)
while(!pData->abort) // 循環(huán)直至通知退出
{
WaitForSingleObject(pData->hEvent, INFINITE); //等待同步事件
//讀取腦電數(shù)據(jù), 并處理數(shù)據(jù)
UCHAR uChar= READ_PORT_UCHAR((PUCHAR)FIFO_ADDR);
…….
InterruptDone(pData->sysIntr); // 通知操作系統(tǒng)中斷處理已完成
}
return SUCCESS;
}
其中和ISR同步依靠事件方式建立，當中斷到來時，WaitForSingleObject函數(shù)停止等待。
以下介紹是如何實現(xiàn)向ISR注冊中斷服務線程(IST)：
首先定義中斷主要參數(shù)，這里由ThreadISTData結構體實現(xiàn)，它同時也用于向IST傳遞參數(shù)。
typedef struct _ThreadISTData{
boolean abort;
DWORD dwIrq; //中斷號
DWORD sysIntr;
unsigned short m_nISTPriority ; //線程優(yōu)先級
HANDLE hEvent ; //事件, 用于操作系統(tǒng)與IST同步
HANDLE hThread;
} ThreadISTData;
hreadISTData g_ThreadISTData;
然后創(chuàng)建中斷服務線程(IST)，并設置中斷優(yōu)先級，求出邏輯中斷。
g_ThreadISTData.hThread = CreateThread(NULL, 0, (LPTHREAD_START_ROUTINE) ThreadIST, &g_ThreadISTData, CREATE_SUSPENDED, NULL);
CeSetThreadPriority(g_ThreadISTData.hThread,g_ThreadISTData.m_nISTPriority);
g_ThreadISTData.sysIntr = SYSINTR_FIRMWARE + INTR;// 求邏輯中斷
最后初始化，中斷服務線程(IST)，并使其進入運行態(tài)。
InterruptInitialize(g_ThreadISTData.sysIntr, g_ThreadISTData.hEvent, NULL, 0);
ResumeThread(g_ThreadISTData.hThread); //啟動中斷服務線程(IST)
通過以上代碼，即可較為簡潔可靠的實現(xiàn)腦電采集的驅(qū)動程序， 省去理解WinCE的復雜的驅(qū)動模型和編寫多個驅(qū)動標準函數(shù)。
7 總結
本文討論了WinCE幾種外設接口的應用特點， 以其在腦電采集系統(tǒng)的應用為例，重點論述了非標準驅(qū)動程序的開發(fā)方法。 WinCE作為微軟公司不斷改進的嵌入式操作系統(tǒng), 它提供了豐富的接口軟件和編程方式。我們要本著簡潔,高效,可靠的原則,選用更優(yōu)越的接口方式和編程方式,使其在我們的采集系統(tǒng)中得到更高的實時性和可靠性。
