基于DSP/BIOS的人体皮肤测量系统的研究

摘要

人体皮肤是身体内部与外界的天然屏障，能否通过对皮肤生理参数的测量来准确地掌握人体机能的变化是当今医学界的一个重大研究课题。所以测量人体皮肤指标，分析人体可能患有的病种，对预防疾病具有很重要的作用。当前对皮肤生理指标测量有一些解决方案，但是，现有的产品大多功能单一，集成度低，无法满足对皮肤作全面测量要求，也不能根据结果得到相应皮肤衰老的状况、人体健康状况及相应治疗方案。 本文构建了由数据采集电路(包括皮肤的温度、湿度和酸碱度指标采集部分)、处理器电路(包括TMS320VC5402芯片和存储器)、传输存储电路(USB主从接口)、人机交互电路(包括HPI接口、LCD显示和扩展按键)、译码电路和电源电路等部分综合而成的人体皮肤测量系统硬件平台，实现了对人体皮肤的测量与分析等功能。 本文采用1<'2>C总线将皮肤指标数据传输到DSP处理器中，处理后的数据选用USB总线实现U盘存储或者与PC通信。系统利用了UFI命令按照FAT32文件协议格式访问U盘。本文采用这些通信协议方便了皮肤指标测量模块的扩展，也符合嵌入式系统便携的特点。 针对性价比较高的TMS320C5000的DSP，本文利用了TI公司提供的DSP/BIOS实时操作系统进行实时多任务系统的开发，实现了任务调度、信号量的传输和软硬中断的处理，既提高了系统的可靠性，又方便系统的的升级，缩短了开发周期。另外，本文还研究了DSP编程中的软件优化方法，以及DSP/BIOS的优化方法，这不仅决定系统能否正常工作，而且影响系统实时性。这些关键技术的调试过程及解决方案，为DSP的开发应用积累了可供参考的经验。 基于DSP/BIOS的人体皮肤测量系统，实现了皮肤典型指标(温度、湿度和酸碱度)的采集、传输、处理、存储以及显示，为皮肤测量领域的研究打下了坚实的基础。

目录

文摘

英文文摘

第1章引言

1.1课题研究的背景和意义

1.2国内外研究概况

1.3本文的主要工作

第2章人体皮肤测量的原理和系统硬件设计

2.1人体皮肤指标的选择和测量方法

2.2人体皮肤测量系统的硬件结构框图

2.3皮肤温度采集模块设计

2.3.1传感器选择

2.3.2温度采集模块设计方案

2.3.3 DS18B20简介

2.3.4单片机及接口设计

2.4皮肤湿度采集模块设计

2.4.1传感器选择

2.4.2湿度采集模块设计方案

2.4.3信号调理电路设计

2.4.4单片机及接口设计

2.5皮肤酸碱度采集模块设计

2.5.1传感器选择

2.5.2酸碱度采集模块设计方案

2.5.3前端放大电路设计

2.5.4单片机及接口设计

2.6处理器DSP部分设计

2.6.1数字信号处理的简介

2.6.2 DSP芯片的基本结构

2.6.3 DSP在人体皮肤测量系统中完成的任务

2.6.4 DSP处理器与指标采集部分的通信

2.6.5 DSP与存储器接口设计

2.7系统主控制模块设计

2.7.1 DSP芯片的HPI简介

2.7.2 DSP芯片与单片机的主从接口设计

2.7.3 LCD与单片机接口设计

2.8 USB接口设计

2.8.1 CH375芯片介绍

2.8.2 CH375芯片的USB主从接口设计

2.9译码电路设计

2.10电源电路设计

2.11小结

第3章人体皮肤测量系统应用协议研究

3.1皮肤指标数据的前端传输协议

3.2皮肤指标数据的后端传输协议

3.3皮肤指标数据的存储协议

3.4小结

第4章基于DSP/BIOS的皮肤测量系统软件设计

4.1实时操作系统和DSP/BIOS

4.1.1 DSP/BIOS基于主机端配置工具

4.1.2 DSP/BIOS内核

4.2软件的总体框架

4.3基于FLASH的上电引导

4.4主体软件设计

4.4.1 DSP主程序开发

4.4.2各模块的软件设计

4.4.3任务分解和安排

4.5程序代码优化

4.6系统测量显示结果

4.7 DSP/BIOS的高级应用

4.7.1 DSP/BIOS芯片支持库运用

4.7.2对DSP/BIOS内核的评估

4.8利用配置工具对DSP/BIOS进行优化

4.9小结

第5章总结与展望

5.1总结

5.2展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢