电刺激治疗设备计算机接口及软件设计

摘要

随着电子技术在医疗器械领域的深入应用，设备的智能化程度在不断提高。越来越多的医疗设备被设计成交互型的产品，需要通过各类接口进行数据传输。在现行众多的接口标准中USB接口是一种应用最为广泛的数据接口标准，然而，由于医疗器械的特殊安全要求，USB接口无法直接用于医疗器械产品，这使得很多医疗器械产品仍然使用老式的串口作为通信手段。
　　本文分析了USB接口应用于医疗器械产品时所要考虑的安全要求，着重研究如何在医疗器械上增加符合安全标准的USB通信接口。讨论了隔离型USB接口的结构，以及如何在隔离型USB接口电路的基础上扩展防止静电、浪涌及电快速瞬变脉冲群的保护电路。并根据产品的实际需求，论文设计一个符合GB9706.1标准的独立工作的USB-HID通信模块。该通信模块基于STM32MCU平台开发，软件采用固件库进行开发，设计并实现了符合USB-HID规范的软件程序，并通过系统测试验证了设计的有效性。
　　本文对USB-HID开发过程中最重要的描述报告符的结构做了详细的解析。利用多种不同的实例展示了其代码如何作用，详细阐述了在STM32系统中USB-HID报告描述符的具体编程方式并讨论了其中常见的问题。文章同时解析了STM32系统中USB数据处理过程和如何具体的进行用户编程。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 电刺激治疗设备接口发展状况

1．3 医疗器械安全及电磁兼容问题

1．4 论文研究内容及结构

2 系统分析

2．1 医用电气系统对接口的要求

2．2 接口的技术要求

2．3 USB设备类别选择

2．4 系统硬件平台

2．4．1 Cortex处理器简介

3 接口电路设计

3．1 医用设备接口电路适用标准分析

3．2 接口耐压隔离设计

3．3 接口防静电浪涌设计

3．4 接口防电快速瞬变脉冲群设计

3．5 接口电路

3．6 电路安全性能测试

4 STM32平台中实现USB-HID接口

4．1 编程所用相关固件库

4．2 硬件配置

4．2．1 USB模块供电连接方式配置

4．2．2 设置USB时钟频率

4．2．3 设置USB中断

4．2．4 配置端点数据缓冲区

4．2．5 IMR-MSK设置

4．3 描述符

4．3．1 设备描述符

4．3．2 HID配置描述符

4．3．3 报告描述符

4．3．4 本设计的描述符

4．4 USB_Istr中断处理方式

4．4．1 USB_LP函数

4．4．2 端点的用户数据接收处理

4．4．3 端点的用户数据发送

4．5 主程序

4．6 通信功能调试

5 总结和展望

5．1 复合设备的可实现性

5．2 具有OTG功能的接口

致谢

参考文献