实现方案 - 嵌入式低功耗移动心电监控系统的设计方案

　　等待蓝牙连接完成后，便可以进行数据传输。在蓝牙间的数据传输是由蓝牙模块自动按照蓝牙协议栈的要求进行的，而在智能电极端从微控制器到蓝牙模块以及在Android终端从蓝牙设备到应用程序的数据传输都是按照URAT异步串口通信方式进行的数据传输。在设计中所设置的数据传输格式是以一个字节长度为一帧来传输的，其中有7位数据位和1位奇偶校验位共同组成。所以接收端所接收的数据都是以字节为单位来存储的。在这个通信系统中，还加入了对接收数据的另一数据检错方案。数据的收发并不是将采集数据直接转换成二进制的串行数据进行传输的，而是将这些数据转换成所对应的ASCII码再转成串行数据再进行数据的发送，这样在接收端接收到数据后，会将这些数据转为ASCII码，如果这些ASCII对应的不是数字或是已超出ASCII码范围，则认为是错误的数据，将其丢弃。这样做了之后，结合奇偶校验，只有低三位同时有两位都传输错误的数据不能被监测出来，出现这种情况的概率比较小，并且蓝牙传输距离短，传输环境并不算恶劣，这样的检错能力已经足够了。数据接收过程也是一个阻塞调用的过程，所以同样需要一个单独的线程来完成。

　　接收到的数据，全部转换为数字的形式（振幅信息）存储起来，供心电图的显示提供数据支持。Android蓝牙传输软件流程如图4所示。

　　

　　4.3 终端心电图显示

　　接收数据之后还有要在Android终端上描绘出心电图，供使用者查看。在Android应用开发中，通常会使用View这样的控件来描绘图案。本系统图形是一个心跳幅度关于时间的二维坐标图，纵坐标以毫伏为单位，横坐标以秒为单位。需要注意的是横坐标的标识间隔，蓝牙通信速率设置为9600位每秒，即1200字节每秒，所以每秒会收发1200个数据点的信息，横坐标的设置应该以1200个点为1秒进行设置。

　　波形的描绘是一个坐标描点的过程。

　　将接收到的心电信号数据转换成坐标点的表示形式，存入到缓存区当中。应用程序在进行波形描绘时会从该缓存区中依次提取数据点，在坐标图上描绘出一个连续的波形图。

　　5.系统功能链路实现

　　按照如图5所示链路对移动心电监控系统进行搭建，并以一正常无心电类疾病史人员为测试对象对整个系统链路功能进行实现。

　　

　　启动系统的智能电极和Android终端应用程序之后，首先进行数据配对进入界面选择配对设备，并点击“connect”按钮，连接开始，由Android终端主动发起连接请求，发送端监听到请求信息后即可回应并建立连接。

　　为了方便使用和控制，数据传输是由接收端发起的。点击屏幕中的“receive”按钮，接收端通过蓝牙向发送端发送数据传输的“开始”信号作为数据发送的起始信号。发送端在接到发送的“开始”信号后，便会开始发送数据，直到将缓冲区内的数据发送完毕为止，在接收端拥有与发送端相同大小的缓冲区接收数据，当接收缓冲区装满后，接收停止。以此来进行数据的收发同步。接收端需要对接收到的数据进行检错，丢弃错误数据，然后将有效数据存入波形显示缓冲区中。在屏幕中部可以看到清晰的心电波形图，如图6所示。

　　

　　当用户点击“realTime”按钮时，就可以在在屏幕上观测到实时更新的心电图。

　　6.结束语

　　本文介绍了移动心电信息监控系统方案的设计与实现过程，包括系统的总体设计以及智能电极和Android移动终端的设计过程和主要实现方法。

　　本方案中的系统设计将传统Holter系统中数据采集、处理和传输、诊断进行分离，仅利用内衣穿戴形式的智能电极对信息参数进行采集并采用微控制器进行简单预处理，之后将数据通过蓝牙无线传输技术通过无线网络发出，交由配置有蓝牙Android智能接收终端进行进一步的处理和诊断。克服了传统Holter系统体积大，使用不便，功耗大的缺点，可在日常生活中多日长期在线工作，对使用者的健康隐患进行监测；并且终端数据管理与诊断分析程序能够准确记录用户的测试信息并且随时查询，而且在发生危急状况时发出报警挽救生命。