基于定制Android平台的呼吸机软件研究与实现

摘要

呼吸机作为提供生命支持的重要急救设备，自二十世纪初以来得到了不断的发展和完善，智能化、信息化是其发展的重要趋势。而Android作为开源操作系统在医疗领域有着巨大的应用空间，结合Android系统可以使传统医疗设备获得移动互联网支持完善、应用程序图形界面丰富、硬件平台兼容性好等优势。论文介绍了基于定制Android平台的呼吸机监控软件的研究和实现过程。软件运行于ARM嵌入式平台，拥有完善的人机接口和呼吸机监控功能，满足呼吸机系统实际工作需求。
　　首先论文分析了呼吸机软件功能和性能需求。针对Android平台特点，提出了旨在发挥平台优势，改进呼吸机功能的特殊需求，如界面显示优化、触摸屏操作与外部设备输入相结合、移动存储支持等。
　　其次，论文阐述了Android系统的裁剪、定制以及优化过程。在分析Android系统启动流程和系统服务的基础上，对系统服务和原生应用程序进行了裁剪;根据需求对系统启动画面、HOME应用程序进行了定制;为了优化系统启动时间和资源占用，精简了预加载类。系统运行在友善之臂嵌入式平台Tiny4412之上，与原厂移植的Android4.2.2系统相比，定制和优化之后的系统运行内存占用减少了44.19％，文件系统两个主要目录/system和/data的空间占用分别减少了46.45％和37.85％，系统启动耗时减少了41％，结果表明系统优化效果显著。
　　第三，论文介绍了外部输入设备的驱动程序开发过程。在分析物理按键和旋转编码器驱动程序开发必要性和基本原理的基础上，阐述了Linux驱动程序编写方法、编译进内核的安装方式以及在Android应用程序中通过JNI和NDK进行调用的方法。
　　第四，论文介绍了应用程序的设计和实现方法。采用基于三层架构的设计方法，将应用程序分为表示层、业务逻辑层和数据访问层，通过模型组件实现层次之间的交互。从动态界面设计、操作方式优化以及实时波形平滑处理三个方面具体阐述了用户界面设计和优化的主要工作。最后分模块介绍了应用程序各项功能的实现方法。
　　最后，论文介绍了软件的测试方法和测试过程。在模拟真实使用环境的硬件平台上，使用Monkey和Monkeyrunner工具进行应用程序稳定性和功能正确性的自动化测试，排除代码漏洞和缺陷，提高了程序运行稳定性，保证了各项功能的正常运行。利用Traceview工具分析了应用程序运行性能，针对分析结果对性能进行了优化。通过MAT工具进行了内存分析，改善了内存泄漏问题。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 呼吸机发展新趋势

1．2 Android系统在医疗领域应用现状

1．3 课题目标及意义

1．4 课题主要内容

第二章 系统需求分析

2．1 呼吸机系统结构介绍

2．2 呼吸机软件需求分析

2．2．1 软件功能需求分析

2．2．2 软件性能需求分析

2．3 Android平台下呼吸机软件的特殊需求

2．4 本章小结

第三章 面向呼吸机监控应用的Android操作系统定制与优化

3．1 Android系统启动流程与服务分析

3．2 系统服务裁剪

3．2．1 底层服务裁剪

3．2．2 上层服务裁剪

3．3 应用程序裁剪

3．4 系统启动定制与优化

3．4．1 系统启动画面定制

3．4．2 自定义HOME应用程序

3．4．3 精简预加载类

3．5 系统定制和优化结果

3．5．1 系统资源占用分析

3．5．2 系统启动速度分析

3．6 本章小结

第四章 系统硬件设备驱动程序开发

4．1 旋转编码器工作原理

4．2 驱动程序开发需求分析

4．3 驱动程序开发过程

4．3．1 按键与旋转编码器驱动程序编写

4．3．2 按键与旋转编码器驱动程序安装

4．3．3 按键与旋转编码器驱动程序调用

4．4 本章小结

第五章 呼吸机监控应用程序设计与实现

5．1 应用程序架构设计

5．1．1 整体架构设计

5．1．2 表示层具体设计

5．1．3 业务逻辑层具体设计

5．1．4 数据访问层具体设计

5．2 用户界面设计与优化

5．2．1 基于Fragment的动态界面设计

5．2．2 软件操作方式优化

5．2．3 实时波形平滑处理

5．3 应用程序功能实现

5．3．1 数据收发模块实现

5．3．2 病人信息管理模块实现

5．3．3 监控信息管理模块实现

5．4 本章小结

第六章 软件测试与优化

6．1 自动化压力测试与功能测试

6．2 软件性能测试与优化

6．3 软件内存分析与优化

6．4 本章小结

第七章 总结与展望

7．1 总结

7．2 展望

致谢

参考文献

附录