目前世界上 有很多心臟疾病患者由于得不到及時的救助，生命常常受到威脅。傳統的心電監護儀（什么是心電監護儀）限制了患者的自由，而且不具備實時監護功能，對于那些威脅到患者生命的突發疾病幫助不大。隨著無線通信技術的不斷發展，現在已經有了便攜式監護儀（監護儀原理），這類儀器讓實時監護成為可能。本文主要介紹了心電監護儀應用案例之遠程心電實時監護系統設計。

利用GPRS無線數據通信技術，可以將實時監護與Holter相結合，患者佩戴這種便攜式監護儀（心電監護儀的維護）可以自由活動，而且還能隨時隨地得到心電監護。當有緊急情況發生時，醫生可以根據全面的心電數據分析患者心臟狀況，使患者得到即時的救助。

一、遠程心電實時監護系統概述

遠程心電實時監護系統包括四個部分：監護儀(病人終端)、PDA(醫生終端)、監護服務器以及心電數據服務器。系統結構如圖1所示。

監護儀由患者隨身佩帶，以400Hz或500Hz的采樣頻率對患者心電信號采樣，并把心電數據通過GSM/GPRS網絡發送給監護服務器，數據的實時性由監護服務器和監護儀之間的控制信息控制。

PDA接收來自監護服務器的數據，并根據心電分析的結果通過數據服務(GPRS數據服務)和短消息(SMS)通知監護儀。監護服務器負責接收轉存病人端全部心電數據，實時分析及回放分析;同時向PDA轉發實時心電數據，利用控制信息來協調實時心電數據的收發。

心電數據服務器存儲所有心電數據、患者信息以及設備信息，除了在監護過程中存儲心電數據外，心電數據服務器還負責注冊患者和設備信息及管理數據庫遠程訪問等任務。

二、 監護儀硬件平臺簡介

監護儀硬件主要由單片機、電源模塊、心電信號采集放大模塊、擴展NAND Flash、LCD驅動模塊及GSM/GPRS無線通信模塊組成。

三、軟件系統關鍵技術

監護儀軟件系統的核心是管理Flash、GPRS網絡、無線模塊的GSM功能及LCD。

3.1 Flash管理

Flash存儲器用于存儲心電數據和控制信息，以保證心電數據在斷電時不遺失及日后查看監護過程的相關控制信息。

內存映射(Memory Map)模型把Flash作為一個整體，各種不同數據按照類別預先分配存儲空間。操作Flash數據時，首先把內部索引(譬如數據索引或者消息索引)映射到分區地址，剔除無效存儲單元，再通過Flash操作函數讀取或寫入相應的數據。

3.1.1 Flash分區結構

(1)Head Seg：大小為1個塊(Block)，用于存儲分區版本號、壞塊表及其余分區的基本信息，包括分區起始地址(BaseAdd)、分區跨度(以塊為單位)、分區最高地址、數據區(Data Seg)中的數據范圍、數據區中數據的格式(FMT)、消息區(SMS Seg)所有消息的聯系人列表等，每個分區的基本信息占一頁(Page)。

本分區占Flash存儲器的第一個塊。根據Flash的技術資料可知，第一塊正常使用時不會出現無效存儲單元，因此許多關鍵數據保存于此。

(2)SMS Seg：大小為20個塊，即20個連續的有效塊。每個塊存儲一條消息的位圖，消息的到達時間、發送者存儲在該Block的第一頁(該塊中相對地址為0的頁)。消息存滿則從頭開始覆蓋已有消息，利用消息的索引號來尋址。

(3)Data Seg：大小為1000個塊，即1000個連續的有效塊，用于存儲心電數據。如果采樣頻率為400Hz，采樣位數為8位，數據區可存儲11.37小時的原始心電數據，所有的心電數據從采樣起始點0開始依次編號即心電數據索引，利用該索引尋址。

Flash分區結構示意圖如圖2所示。

3.1.2 Flash接口函數

Flash的讀操作，首先從存儲單元中以頁(page)為單位把數據讀入Flash內部的寄存器中，然后再把數據導入處理器的存儲器。讀操作的操作耗時為幾十微秒，與單片機的指令周期大致匹配。讀操作以頁為基本單元，以讀取整頁數據效率最高。Flash頁讀取操作一般不會產生錯誤，Flash文件系統會有糾錯操作，最簡單的糾錯碼可以把非連續的單個位錯誤改正。而對于當前處理器上的內存映射模型，糾錯碼的引入將大大降低運行效率，因此不做糾錯處理。

(1)FlashPageRead()：首先鎖存起始操作字節的行列地址，送入Read指令，隨后的每個讀操作時序把當前字節讀出，當前地址指針加1并把數據存儲到讀操作緩沖區中，同時調用函數時須給出讀出字節的總數。

Flash的寫操作，又稱為對Flash的編程，即把數據存儲到Flash存儲單元中。存儲單元事先必須已擦除(Erase)過才能寫入數據。寫操作耗時為幾百微秒，擦除操作耗時最多為幾毫秒，在數量級上已大大超過了RAM的寫操作。

利用內存映射模型操作Flash的難點在于合理調度使Flash存儲單個字節的耗時與處理器的指令周期相匹配。每次寫操作要盡可能多地寫入數據，一般每頁(512B)寫入一次。寫操作與擦除操作可能產生壞塊，因此須通知主程序是否產生壞塊。

(2)FlashProgram()：首先鎖存寫入數據起始字節的行列地址，隨后按照函數調用時給定的寫入數據總數，每個寫操作時序向Flash寄存器存儲一個字節的數據。當寄存器滿，送入Program操作指令即可把寄存器中的數據存儲進入物理存儲單元中。

(3)FlashECGDMap()：根據分區內頁索引和壞塊列表檢索出實際的操作頁地址。首先把分區內頁地址換算為理想實際地址，即不考慮壞塊，然后檢索壞塊列表及剔除無效地址并給出實際操作地址。

(4)FlashStoreECGData()：在數據分區中存儲心電數據，首先檢查Flash是否處于繁忙狀態，若空閑則立即占用Flash，把采樣數據導入Flash寫緩沖。

如果寫緩沖達到存儲操作條件，則調用FlashECGDMap()獲取實際的操作地址并檢查是否Flash的該操作塊需要擦除。若需要擦除，則調用FlashErase()函數，擦除狀況檢查完畢即調用FlashProgram()保存數據。若所有操作完畢，則釋放Flash的控制權。