ARM工控核心板在血液分析仪中的应用

图1 血液分析仪

1.1 血液分析仪控制主板功能需求

血液分析仪利用探针自动抽取血样，通过控制主板的处理得到分析结果。分析结果可在分析仪中保存、显示，亦可通过内置打印机直接将各项参数打印后存档。

控制主板主要功能需求：

l 显示接口，外接VGA与LVDS液晶，要求支持双屏显示；

l USB接口，外接U盘、鼠标，扩展USB接口打印机；

l SD卡，存储分析结果；

l 以太网，连接服务器，实现数据上传；

l 外部扩展总线，扩展FPGA，用于电机控制；

l GPIO，支持中断，用于FPGA与主控板通信通知；

l 多国语言支持。

1.2 血液分析仪控制主板设计难点 1. 探针撞针与定位精度低

血液分析过程主要依靠多只电机的运动控制，撞针、取样失败、取样误差大将直接导致分析过程失败、分析结果不可取，这些问题是全自动血液分析仪首要解决的。在单片机、CAN总线与FPGA中，时序精度最高的为FPGA，使用FPGA可从根本上解决撞针、定位精度低等问题，但如何选择高效的通信接口挂接FPGA？如何快速、实时的响应控制指令并操作FPGA输出精准且恰当的电机驱动时序？

2. 广泛应用的打印机却不支持嵌入式操作系统

客户没有找到一款A4纸打印机可以直接支持嵌入式操作系统，做为全自动血液分析仪的必备功能，打印机的驱动成为了产品开发中的一道屏障。

3. 双屏显示闪屏与显示内容偏离液晶显示区域

出于用户体验的考虑，客户产品采用LVDS+VGA双屏显示的设计方案，实际调试过程中出现LVDS液晶闪屏、LVDS显示内容偏离液晶显示区域、VGA液晶无显示等现象。双屏显示对于x86平台下的桌面系统，支持十分容易，但常规ARM平台、嵌入式系统却很难支持，不同的液晶、不同的分辨率对时钟频率、行同步、帧同步等显示参数的要求各不相同。

1.3 我们的推荐方案

针对客户的功能需求与设计难点，ZLG致远电子推荐支持Linux系统的M3517工控核心板，协助客户快速完成产品开发，项目框图如图2所示。

图2 项目框图

1. 外部扩展总线控制FPGA

M3517提供最高26位地址线、16位数据线，总线时钟频率最高达166MHz，解决与FPGA通信数据传输速度和带宽限制的问题。嵌入式Linux系统与FPGA通过中断的方式通知数据传递，解决控制指令响应与反馈处理实时性的问题。扩展总线应用示意如图3所示。

图3 扩展总线

2. 采用嵌入式Linux系统，移植开源的打印机驱动

各打印机厂商对Windows系统与桌面Linux系统的支持较为全面，同时也提供桌面Linux系统下的驱动程序源码。该项目中，推荐客户采用USB接口的打印机，在Linux系统驱动的基础上进行修改移植，使之能够在嵌入式Linux下驱动打印机。同时，嵌入式Linux系统内核需要增加支持USB打印的内核组件。

3. 双屏采用相同分辨率，优先支持LVDS液晶

ARM处理器常规仅1路LCD控制器，嵌入式操作系统亦无法比拟桌面系统丰富的图形功能。该项目双屏显示的需求，LVDS液晶与VGA液晶采用相同分辨率，显示驱动中显示参数的配置，在兼顾VGA液晶的前提下，优先支持LVDS液晶，在驱动调整的最后一步，触发VGA液晶控制器的自动调整功能，实现双屏显示的有效支持。解决闪屏与显示内容偏离液晶显示区域等问题。

1.4 推荐产品

图6 M3517核心板

M3517工控核心板，电磁兼容测试标准符合工业4级；

主要功能特点：

l TI Cortex-A8处理器，600MHz主频

l 支持WinCE与嵌入式Linux操作系统

l 最高支持26位地址总线与16位数据总线

l 3路UART接口

l 1 路CAN接口

l 2路10/100M以太网

l 1路摄像头接口

l 机械尺寸70mm * 50mm

l 工作温度-40℃ ~+85℃

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