基于ARM的脑电信号采集系统

　　系统软件设计中的驱动层部分，除了使用μClinux操作系统自带的设备驱动程序以外，需要对外部设备编写自定义的设备驱动程序，以满足操作系统的要求。以字符设备为ADC为例，主要对其编写自定义的驱动程序。使用结构体file_operations{}作为ADC字符设备的函数接口，内核通过这个函数接口来操作设备。自定义后的file_operations{}结构体如下：

struct file_operations ADC_fops = {
　　　 read:　　　　　　　　　　 ADC_read,　　 //从设备中读数据操作
　　　 poll:　　　　　　　 ADC_poll,　　　//查询设备
　　　 ioctl:　　　　　　　ADC_ioctl,　　 //进行读、写以外的IO控制操作
　　　 open:　　　　　　　ADC_open,　　 //打开设备
　　　 release:　　　　　 ADC_release, //关闭设备
　　　 ……};

　　编写自定义的驱动程序完成后，内核调用相应的函数即对ADC设备文件进行open、ioctl等具体操作。

　　3.2 图形用户界面设计

　　图形用户界面（GUI）把图形视窗引入到嵌入式平台上，其友好的界面为大多数用户所接受，也得到越来越广泛的应用。本设计采用MicroWindows来实现图形界面，以窗口形式显示测量数据及其它参数。MicroWindows是一个较早出现的、开放源码的嵌入式图形用户界面软件，它提供了比较完整的图形功能，支持多种外部设备输入，具有占用空间小、可移植性好的优点。在μClinux操作系统上使用MicroWindows易于图形程序的开发。

　　MicroWindows采用了层次化结构：在底层提供设备的驱动，在中间层通过一个可移植图形引擎实现绘制多边形、区域填充、使用颜色等，在顶层实现多种API以适应不同的应用环境。MicroWindows API 之间采用消息传递的基本通信机制。消息被储存在应用程序的消息队列中，不同消息对应不同的事件，核心的API通过传递对应相应事件的消息来实现各种功能，如窗口的创建、绘制、移动等等。[page]

　　在本设计中，编写基于Microwindows的应用程序，基本结构为初始化、创建窗口与资源、进入消息循环三部分。主程序中相关部分如下所示：

int WINAPI WinMain()
{MwRegisterEditControl(NULL);　 // 申明不使用控件
wndclass.style= CS_DBLCLKS | CS_HREDRAW | CS_VREDRAW;
wndclass.lpszClassName = szAppName;　　// 创建窗口属性的结构体变量
RegisterClass(&wndclass);　
hwnd=CreateWindowEx();　 //创建窗口
while (1)
{if(PeekMessage(&msg,NULL,0,0,PM_REMOVE))　　//消息查询
{TranslateMessage(&msg);DispatchMessage(&msg);}　 //传递消息至窗口处理程序
ScanKey_function();　 //扫描键盘
RxKeyvalue(hedit_Param);
……}}

　　在调用窗口创建函数CreateWindowEx()后，系统在内存中创建了一个虚拟的窗口，之后调用窗口显示函数ShowWindow()就可将虚拟窗口显示为可视窗口，成为Windows风格的视窗界面。在本设计中，主程序运行时不断调用提取消息函数PeekMessage()，查看消息队列是否收到任务信息，当有信息产生时，就执行对应的消息处理函数。同时，在消息循环里也反复调用键盘缓冲区查询函数RxKeyvalue ()，查看是否有键盘输入，以便随时响应。

　　4. 抗干扰措施

　　在本设计中，采用低温漂的基准稳压电源为前置放大电路供电，并且在每个元件的电源管脚处加去耦电容。元器件选用高精度、漂移小的精密运算放大器；选用高精度、低温漂的精密电阻；信号线采用双绞线或屏蔽线。印刷板布线时，尽量缩短前置放大电路的信号线，并确保了电路接地、屏蔽良好。

　　5　 结语

　　本文创新点在于设计和实现了一种基于ARM的微伏信号在线监测系统，以差动放大方式消除外界对测量信号的干扰，利用S3C44B0X微处理器和μClinux操作系统实现液晶屏显示数据、人机交互和故障自动报警功能，为实现微伏信号在线监测提供了一种体积小、功耗低、操作灵活的解决方案。本设计已投入使用，长时间工作稳定。

　　参考文献：

　　[1] Samsung公司，《S3C44B0 Microprocessor——Product overview》

　　[2] 万沛霖等，低噪声宽频带弱信号前置测量电路的研制，电测与仪表, No.429: 26-27,2001,

　　[3] 周立功等，《ARM嵌入式Linux系统构建与驱动开发范例》，北京：北京航空航天大学出版社，2006

　　[4] 张进等，基于ARM7的嵌入式系统中频率数据获取与共享，微计算机信息，No.11: 82-83，2006