可连接无线局域网的除颤仪的制作方法

专利名称：可连接无线局域网的除颤仪的制作方法
技术领域：
可连接无线局域网的除颤仪
技术领域：
本实用新型涉及一种除颤仪，具体涉及一种可连接无线局域网络的嵌 入式除颤仪。
背景技术：
除颤仪是对心脏病患者进行电击心跳复律的急救仪器，它们通过测量 患者心跳脉率的电信号并对其进行计算分析以决定发起电除颤的最佳时刻 和电序列的方式，除颤操作完成后还要将除颤前后患者的心跳波形数据和 除颤操作的过程数据记录下来，有时甚至还要将医生、护士、患者的对话 语音录制并保存下来，用于患者病情的实时诊断、趋势回顾、术后分析、 病历记录等用途，而随着现代化医疗信息系统的建设，除颤仪也越来越迫 切的要求连入医院的局域网内，从而将患者病情、急救过程、仪器状态等 各种数据通过网络上传到医院的信息系统中来实现统一管理，或者与局域网内的其他医疗设备终端交换数据资料，并实现多科室会诊治疗；甚至可 通过服务器将医疗设备挂入互联网，实现远程诊疗。而在院外急救时，除 颤仪如果能够通过周围架设的公共网络资源连入医院的网络系统，则患者 的体征数据和急救数据能够在第一时间传至医院， 一方面有助于以更加准 确的方式对病人进行急救，另一方面能够为后续转入院内急救赢取宝贵的时间。
以往，除颤仪连入局域网使用的是有线局域网的方式除颤仪内包括CPU、网络控制模块(或芯片)、物理层芯片、网络隔离变压器和网线插座 几个部分，CPU通过内置的网络控制模块(或者外置的网络控制芯片)产 生通用的网络控制信号，这些通用信号通过物理层芯片转换为和具体网络 类型一致的网络信号(如以太网的网络信号)，这些网络信号经过隔离变压 器隔离驱动后输入到对外的网线插座中，用户使用网线(如双绞线)将除颤仪连入附近的局域网络插座中。
有线局域网的方式必须使用网线将除颤仪连入附近的局域网络插座 中，且网线长度受限，由于很多除颤仪是移动,便携式的急救设备，所以这 种联网方式限制了此类除颤仪在远离网络插座'处使用时的联网功能；此外，
即便是在靠近网络插座处使用时，也不能够在长距离(150米以上)连续 移动过程中时刻保持联网状态。
相对于有线局域网来说，无线局域网(Wireless local-area network, WLAN)所需的组网设备为"无线网卡+AP (无线访问节点)"，有效传输距离 可达200米以上，网络能够随着需要移动或变化，因此具有组网简单灵活、 使用方便的优点，尤其适合除颤仪在医院局域网进行无缝转移，随时保持 联网状态。同时现在越来越多的城市中的公共场所甚至一些私人场所中都 架设了连入公网的无线AP，这样也可极大的扩展除颤仪的网络功能在院外 的使用范围。因此为除颤仪添加无线局域网的功能就显得非常有必要了。

发明内容
本实用新型的主要目的就是提供一种可连接无线局域网的除颤仪，使 除颤仪可以随时连接局域网或互联网，并可在架设了无线AP的医院外场所
中通过公网与医院网络保持连接，以进行数据交互。
为实现上述目的，本实用新型提供一种可连接无线局域网的除颤仪， 包括微处理器，还包括转换模块和无线网卡，所述转换模块连接在所述微
处理器和所述无线网卡之间。
所述转换模块包括USB主机模块，所述无线网卡为USB无线网卡，所
述USB主机模块连接在所述微处理器和USB无线网卡之间。
还包括设置在除颤仪外壳上的USB插座，所述USB主机模块通过两根 USB总线信号线和USB插座相连，所述USB无线网卡可插拔地连接在USB 插座上。
其中，所述微处理器包括内核单元和内存控制器，所述USB主机模块 分别与内核单元和内存控制器通过总线相连。
还进一步包括用于控制电源接通和断开的电源开关模块，所述电源开 关模块连接在所述USB主机模块与所述USB插座之间且耦合到USB电源线。
所述电源开关模块包括过流保护单元，所述USB主机模块通过电源使 能信号线和过流保护信号线与电源开关模块连接。
还包括两个下拉电阻，这两个下拉电阻分别接在两根USB总线信号线 和地之间。
在两根USB总线信号线中至少一者上设置有防静电保护器件。 本实用新型的有益效果是
1)通过在仪器内设置无线网卡，使得除颤仪的联网功能可以在医院 内实现无缝转移，随时保持联网状态，并可在架设了无线AP的医院外场所中通过公网与医院网络保持连接，极大的扩展了除颤仪联网功能的使用范 围和灵活性。
2) 在优选的实施例中，采用USB接口的WLAN卡，体积小巧、接口简 单、使用方便。
3) 在USB接口模块与USB设备之间设置可控的电源开关模块，使得 USB接口模块可通过输出电源使能信号来控制USB设备的供电。尤其是电 源开关模块具有过流保护功能，当USB设备的电流超过设定值后，即切断 对USB设备的供电以保证除颤仪内部电源电路、USB设备及人员的安全， 并输出过流保护信号，以通知微处理器进行相应的处理。
4) 在改进的实施例中，通过USB总线信号线上的下拉电阻能够检测 接入的USB设备是高速设备还是低速设备，以便通知微处理器采用相适应 的处理方式。
5) 在USB接口模块与USB插座之间连接线上设置有防静电保护器件， 以保护USB接口。


图1为本实用新型一种实施例的方框图2为本实用新型另一种实施例的方框图。
具体实施方式
本实用新型的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
本实施例的硬件结构框图如图l所示，整个系统包括微处理器及与其 相连的内部存储器(简称内存)、转换模块和无线网卡，所述转换模块连接 在所述微处理器和所述无线网卡之间。目前比较流行的无线局域网的标准 是IEEE 802. lib和802. llg，其中802, llg的速度高达5德ps。市面上支 持802. llb/g标准的无线网卡(即WLAN卡)有多种接口类型，除了 USB 接口外，还有CF卡接口、 PCMCIA接口、 PCI接口等等。所述转换模块的作 用是实现从微处理器到无线网卡的信号转换，所述转换模块可以是从微处 理器内引出的PCMCIA总线接口 ，可与带有CF卡接口或者PCMCIA接口的无 线网卡连接；所述转换模块还可以是从微处理器内引出的SD接口、或者 PCI等接口，可连接带有相应接口的无线网卡；所述转换模块还可以是 FPGA、 CPLD等逻辑器件或者专用的转换器件，通过使用这些器件将微处理 器的外部总线转换成USB、或IDE、或SD、或PCI等其他接口形式以连接 相应接口的无线网卡，从而在除颤仪上实现连入无线局域网的功能。
因CF卡接口、 PCMCIA接口、 PCI接口等都采用并行总线的方式，连线复杂、实现成本较高，而USB接口的WLAN卡体积小巧、接口简单、使用方便，同时现在很多微处理器本身就具有USB接口，因此在优选的实施例中，转换模块采用USB转换模块，例如USBHost模块(即USB主机模块)， 无线网卡采用带USB无线网卡，与USBHost模块连接。如图2所示，微处 理器包括内核单元和内存控制器，所述USB主机模块分别与内核单元和内存控制器通过总线相连，所述USB主机模块通过两根USB总线信号线DM 和DP与USB插座相连。USB插座设置在仪器外壳上，而无线网卡采用带USB 接口的无线网卡，可插拔地连接在USB插座上。无线网卡也可固定内置于 除颤仪内部，直接与USB Host模块连接。
系统工作原理简述为微处理器控制USB Host模块的工作，实现了USB协议体系中的Host主端功能，于是USB Host模块作为桥梁在微处理器的内存和USB设备之间搬运数据。
通常情况下可对USB设备直接供电，但为了控制USB外设的电源供电 并实现过流保护功能(一个USB设备的最大供电电流不应超过500mA)，在 另一实施例中，在USB主机模块与USB插座之间设置有电源开关模块，如图2所示，所述电源开关模块连接在所述USB主机模块与所述USB插座之 间且耦合到USB电源线，所述USB主机模块通过电源使能信号线PWEN和电 源开关模块连接，通过控制电源开关器件对USB设备进行供电管理。对于将无线网卡内置于除颤仪内部的情况，电源开关模块连接在USB主机模块与USB无线网卡之间。
同时电源开关模块具有过流保护功能，其内包含有过流保护单元，在USB主机模块和电源开关模块之间还连接有过流保护信号线0C，当USB插座的对外供电电流超过500mA时，该电源开关模块会保护动作并输出过流 保护信号至USB主机模块。
下面针对各个部分进行详细介绍
微处理器的功能是通过外部总线控制USB Host模块的工作方式，同时实现了USB的软件协议，并对USB设备的数据进行处理以实现相应的外设功能。由于在USB Host协议规范中要求USB Host模块应能获得处理器 外部总线的控制权和内存的读写控制权，所以微处理器与USB Host控制器连接的总线上也连接有内存的控制器，必要时微处理器内核可以让出总线和内存的控制权给USB Host控制器。这里微处理器的功能也可以由逻辑资源足够的FPGA等器件来实现，但是复杂度极大，本方案中使用专用的微处理器实现，但不管通过哪种方案，只要能实现上述微处理器功能的器件， 本申请中统称为微处理器。
USB Host模块在本方案中起到中枢和桥梁的作用，它满足USB2. 0标 准，内部由收发控制单元和电源控制单元组成。收发控制单元用于控制USB 两根总线信号线DP/DM上的数据收发功能，它满足了 EHCI (Enhanced Host Controller Interface)规范(一种USB Host的控制协议规范)，主要是 通过与微处理器连接的总线以DMA (直接存储器访问)方式从内存控制器 中读取内存数据用于发送到USB无线网卡上，或者将从USB无线网卡上接 收到的数据以DMA方式通过内存控制器写入内存中。电源控制单元则通过 输出PWEN (电源使能)信号来控制给USB无线网卡供电的电源开关模块。 USB Host模块可以选择专用的芯片实现(例如飞利浦公司的ISP1561等芯 片)，也可以是在微处理器内部带有的USB Host控制器模块，更可以选用 FPGA (现场可编程门阵列)等可编程逻辑器件来实现。
为了控制USB无线网卡的电源供电并实现过流保护功能(一个USB设 备的最大供电电流不应超过500mA),使用了电源开关模块，它输入5V电 源，并在PWEN信号的控制下输出5V电源给USB无线网卡，同时该电源开 关模块具有过流保护功能。在连接上USB无线网卡后，如果USB插座的对 外供电电流超过设定值时，电源开关模块会自动保护动作，并输出OC信号 给微处理器。
USB Host模块输出的两根USB总线信号线(即第一 USB总线信号线 DP和第二USB总线信号线DM)直接连至USB无线网卡，根据USB的规范， 低速USB设备的訓线上使用了 1. 5KQ的上拉电阻，而高速USB设备的DP 线上使用了 1.5KQ的上拉电阻，为了检测USB插座上是否连有USB无线网 卡以及决定该无线网卡的速度类型，第一 USB总线信号线DP上连有第一下 拉电阻R1，第二USB总线信号线DM上连有第二下拉电阻R2，通过检测两 根USB总线信号线的电平即可知道是否有USB设备接入以及该外设的速度 类型。
由于通常对除颤仪的可靠性要求极高，为了防止插拔USB无线网卡过 程中的人体静电等因素对USB接口造成损坏，从而影响除颤仪正常工作， 在进一步改进的实施例中，在两根USB总线信号线中的至少一者的线上(最 好是两根线上)使用了 ESD (防静电)保护器件，它可防护较高的静电放电电压，同时其极低的负载电容也不会影响USB总线的信号传输质量。
整套电路的工作过程简述如下
(1) USB无线网卡未插入USB插座之前，DP/DM线上的电平均为低。
(2) 当USB无线网卡插入后，首先USB Host模块检测到DP或DM线上有电平变化时就认为有USB设备插入，如果DP变为高电平则知道为高速 设备，如果DM变为低电平则知道为低速设备，该结果以中断方式通知微处理器。
(3) 微处理器开始USB软件资源配置和USB无线网卡的硬件配置过程，包括系统软件中USB协议的初始化、USB无线网卡设备控制端点的读取、地址的分配、USB配置信息的读取和执行、以及USB设备文件分配表的初始化等操作。
(4) 在USB初始化和配置操作完成后，系统软件会开始初始化网络协议栈，这里需要实现以太网和TCPIP协议。
(5) 在网络协议栈初始化完成后，想要通过无线网卡向服务器发送数据时，可通过设置USB文件分配表和将内存中USB发送缓冲区的指针指向欲发送的网络数据包的首地址后，再启动USB写操作即可，这时USB Host 模块会以固A方式通过内部总线从内存中将欲发送的网络数据包的数据依 次读出并发送到USB无线网卡中，之后无线网卡会将这些数据通过无线网 络发送到服务器上；而想要通过无线网卡读取接收到的服务器数据时，需 要事先设置USB文件分配表并将内存中USB接收缓冲区的指针指向网络协 议栈中接收缓冲区的首地址，这样当无线网卡接收到服务器发来的数据后 会通过USB Host控制器以DMA方式直接写入该接收缓冲区中，以供协议栈 的进一步处理。
(
6) 若无线网卡被拔下，则DP/DM线恢复低电平，USBHost模块以 中断方式通知系统软件，系统软件在得知无线网卡被拔下后，会取消USB 和网络协议栈的相关操作，并将内存中的相关缓冲区资源释放掉。
(7) 若出现了短路等故障使得USB供电电流超过500mA时，电源开 关模块会自动保护动作，并输出OC信号给微处理器，系统软件得知该事件 后也会取消相关操作并将内存资源释放，最后会在除颤仪的显示界面上给出相关提示，告知用户。
以上实施例中，通过使用FPGA、 CPLD (复杂可编程逻辑器件)等逻辑 器件或者专用的USB总线转换器件，将微处理器的外部总线转换成USB总线的方式也可在除颤仪上实现USB接口功能。还可以利用FPGA的逻辑实现 包括微处理器内核单元和USB主机模块的全部功能，也可在除颤仪上实现 USB接口功能。
以上实施例中，内存还可以与微处理器集成在一个器件内。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详 细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用 新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提 下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种可连接无线局域网的除颤仪，包括微处理器，其特征在于还包括转换模块和无线网卡，所述转换模块连接在所述微处理器和所述无线网卡之间。
2. 如权利要求1所述的除颤仪，其特征在于所述转换模块包括USB主机模块，所述无线网卡为USB无线网卡，所述USB主机模块连接在 所述微处理器和USB无线网卡之间。
3. 如权利要求2所述的除颤仪，其特征在于还包括设置在除颤仪 外壳上的USB插座，所述USB主机模块通过两根USB总线信号线和USB插 座相连，所述USB无线网卡可插拔地连接在USB插座上。
4. 如权利要求3所述的除颤仪，其特征在于所述微处理器包括内 核单元和内存控制器，所述USB主机模块分别与内核单元和内存控制器通 过总线相连。
5. 如权利要求3或4所述的除颤仪，其特征在于还包括用于控制 电源接通和断开的电源开关模块，所述电源开关模块连接在所述USB主机 模块与所述USB插座之间且耦合到USB电源线。
6. 如权利要求5所述的除颤仪，其特征在于所述电源开关模块包 括过流保护单元，所述USB主机模块通过电源使能信号线和过流保护信号 线与电源开关模块连接。
7. 如权利要求6所述的除颤仪，其特征在于:还包括分别接在两根 USB总线信号线和地之间的两个下拉电阻。
8. 如权利要求7所述的除颤仪，其特征在于还包括设置在两根 USB总线信号中至少一者上的防静电保护器件。
9. 如权利要求3所述的除颤仪，其特征在于还包括设置在两根 USB总线信号线中至少一者上的防静电保护器件。
10. 如权利要求3所述的除颤仪，其特征在于还包括分别接在两根 USB总线信号线和地之间的两个下拉电阻。
专利摘要本实用新型公开了一种可连接无线局域网的除颤仪，包括微处理器，还包括转换模块和无线网卡，所述转换模块连接在所述微处理器和所述无线网卡之间。本实用新型使得除颤仪的联网功能可以在医院内实现无缝转移，随时保持联网状态，并可在架设了无线AP的医院外场所中通过公网与医院网络保持连接，极大的扩展了除颤仪联网功能的使用范围和灵活性。
文档编号A61N1/39GK201179277SQ20082009237
公开日2009年1月14日 申请日期2008年3月3日 优先权日2008年3月3日
发明者彬 刘 申请人:深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司