介绍基于ARM 9内核2410和基于USB接口RT2573的54 M无线网卡的医疗手持信息终端。
主要硬件模块设计,包括S3C2410嵌入式系统主要模块、LCD显示模块、电池充放电保护模块。
利用嵌入式系统通过USB无线网卡的扩展具备无线网络接入功能，同时在电池放电状态下无需外接电源维持3个小时稳定运行。
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　　关键词：嵌入式系统；S3C2410；医疗手持信息终端；模块��
　　中图分类号：TP331.1��+1 文献标识码：B 文章编号：1004-373X(2008)02-177-03
　　
　　Terminal Power Design of Medical Hand-hold Information Based on ARM9��
　　LEI Chaofang,ZHANG Dong��
　　(School of Physics Science and Technology,Wuhan广东深圳专业医疗产品器材工业产品设计深圳为什么没有“血荒”? University,Wuhan,430072,China)�オ�
　　Abstract：This article introduces the design of hardware of a wireless hand-hold information terminal for medical service,which is based on ARM9 kernel 2410 and 54M wireless network card with USB interface RT2573,and includes central modules of S3C2410 em广东深圳专业医疗电子产品外观工业产品设计浅析产品设计中的“痛感”设计bedded system,LCD display module and charging protect circuitry of lithium cell.Wireless function is realized by connecting with USB wireless network card,and it maintains 3 hours work without external power.��
　　Keywords：embedded system;S3C2410;medical hand-hold information terminal;module�オ�
　　
　　目前，嵌入式技术已广泛应用于工业控制、消费类电子产品、通信系统等各类市场产品。
并且随着互联网的日益发达，具有无线接入功能的嵌入式系统更加具有发展前景。
介绍了ARM 9嵌入式系统模块裁剪及扩展模块硬件的设计，LCD驱动电路设计及驱动信号分析，多电池串联动态充放电保护电路。
重点详述基于优龙YL2410开发版功能模块的裁剪和部分模块的重新设计。
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　　1 医疗手持信息终端体系结构��
　　
　　系统核心芯片采用三星公司的S3C2410处理器，该处理器是三星公司的一款基于ARM920T内核的16/32位RISC嵌入式微处理器，主要面向手持设备以及高性价比，低功耗的应用，运行的频率可以达到203 MHz。
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　　系统保留64 M NAND FLASH作为存储器，存储系统软件部分必须的BOOTLOADER，LINUX KERNEL，FILESYSTEM。
系统中的串口、USB DEVICE接口、JTAG接口主要在开发调试时使用。
USB HOST接口用于扩展接口接USB无线网卡。
保留统一的TOUCH&LCD接口，兼容各种TFT和STN屏。
同时对电源部分重新设计满足电池部分和外接电源的电气性能要求。
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　　2 供电模块体系设计��
　　
　　2.1 电源模块设计��
　　在嵌入式硬件系统中，各个硬件模块需要的供电电压各不相同，S3C2410和外设的电压分别为1.8 V,3.3 V,5 V;由于USB接口的无线网卡耗电很大，对不同电压进行转换的同时功率也有严格的要求。
外接电源适配器的电源有5 V和12 V两种，而选择的单个电池为3.6 V,因此，电源设计方案采用3个电池串联构成3.6 V×3=11.8 V输入和12 V的外接电源适配器，不低于1.8 mA电流输入和超过3 mA系统自恢复断路保险。
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　　一般来讲，CPU都提供各种各样的接口控制[GK!2]器，如I��2C,I��2S,LCD,FLASH,Timer,UART,SPI,USB等等，但这些控制器在一个设计里一般不会全部都用到，所以对于这些不用的控制器往往任其处于各种状态而不用花心思去管。
但是，当你想尽可能节省功耗的情况下，则必须关注他们的状态，因为如果不将其关闭，即使他们没有处于工作状态，其仍然会消耗电流。
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　　从图1可以看到，通过设置寄存器可以有选择地关闭不需要的功能模块，以达到节省电的目的，比如在实际应用中，ADC，I��2C，I��2S和SPI都没有用到，通过CLKCON寄存器的设置，可以节省2 mA的电流。
当然，也可以动态关闭一些仍然需要的外设控制器来进一步节省能量。
如在空闲广东深圳专业医用器材外形工业产品设计关于工业设计教学现状的思考模式下，CPU 内核停止运行，还可以进一步关闭一些广东深圳专业医用器械产品工业产品设计劣质一次性医疗器械何以横行其他的外设控制器，如USB,SDI,FLASH等，只要保证唤醒CPU的I/O控制器正常工作即可,如通过 UART唤醒，则UART控制器不能被关闭。
等到CPU被唤醒后，再将USB，SDI，FLASH等控制器再打开，达到节能要求。
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　　2.1.2 电压转换电路设计��
　　通常来讲，有以下几种电压转换方式选择：��
　　(1)线性稳压（Linear Regulator）；��
　　(2)DC to DC；��
　　(3)LDO(Low Drop-Out)。
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　　其中LDO本质上广东深圳专业医疗设备器材外观工业产品设计深圳中低收入者住房问题探究还是一种线性稳压，主要用于压差较小的场合。
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　　对于线性稳压来说，其特点是电路[GK!5]简单，所需原件数量少，输入和输出压差可以很大，但其致命弱点就是效率低，功耗高。
其效率η完全取决于输出电压大小。
而DC to DC电路的特点就是效率高，升降压灵活，但缺点是电路相对复杂，干扰较大。
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　　对于12 V转化5 V电路部分广东深圳专业医疗仪器工业产品设计医疗器械产品的开发与销售，为了满足系统在电池供电情况下节能的要求。
采用DC to DC电路高效率低功耗达到节能和功率的要求。
电源适配器12 V或3个串联电池11.8 V接入，通过额定3 mA的自恢复保险后12 V输入电压，采用LM2596-5的电源芯片转化硬件系统外设所需的5 V电压。
其转换效率约为82%。
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　　12 V电压转换5 V原理图如图1所示。
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　　对于5 V转换3 V,3 V转换1.8 V电路部分，由于采用3 V和1.8 V供电的各个电路模块对功率要求不高，为了简化电路，采用线性稳压方案。
分别用LM1117-3 V和LM1117-1.8 V电源芯片转换成所需的3 V和1.8 V电压。
只需在各个电压和地间接100 μF/6.3 V的极性电容和0.1 μF的旁路电容即可。
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　　2.2 电池动态冲放电保护电路设计��
　　如今便携式电子产品越来越受欢迎，其电池设备也成为关注的焦点。
由于锂离子电池和聚合锂电池能量密度大、使用时间长、满足环保要求，其已逐渐取代镍镉电池和镍氢电池，成为便携式设备的首选充电电池。
根据大多数厂家的数据，单个锂离子电池放电保护设定值2.2 V以上，低于2.2 V将造成电池损坏,充电电压高于4.2 Ｖ同样会损坏电池。
然而多个锂电池串联使用最难的问题在于：每只电池电压绝对平衡，关键在于充电电路的设计上。
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　　选用MM1414锂电池专用保护芯片，通过外围采样电路将电池组在充放电时的电压、电流、温度等信号传送到MM1414保护芯片，由保护芯片根据实时情况作出判断，关闭、开启相应的型号为4435的MOSFET从而能使电池组执行正常的充放电工作。
电池保护电路如图2所示。
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　　将锂电池与保护板按接线图连接，当电池电压处于过充电压与过放电压之间，并对P+，B-充电1 s后，P+与B-的输出电压为电池电压。
电池过充保护功能：在P+与B-之间加上充电器，对电池充电，电池电压充到过充检测电压（4.35±0.025 V）时，保护电路动作，切断充电通路，实现过充保护。
电池过放保护功能：在P+与B-之间接上负载让电池放电，当电池电压下降到过放电压（2.3±0.1 V）时，保护电路动作，关断放电通路，实现过放保护。
短路保护功能：当P+与B-短路时，保护电路会在5~50 μs内迅速动作，切断通路，实现短路保护。
过流保护功能：当V-端电压达（0.15±0.015 V）时,保护电路会在5~15 ms内迅速动作,切断通路，实现过流保护。
过放保护恢复电压：在常温常压下，将电池连接到水泥电阻负载放电，当电流突然变为零时，断开负载，电池立即恢复输出，此时，只需将充电电源电压调至比电池电压高0.1 V即可对电池进行充电。
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　　2.3 LCD驱动电路设计��
　　S3C2410内部集成LPC3600控制模块，可以直接接入三星LTS350Q1-PD1屏，但这个屏已经停产，因此采用SHARP LQ035Q7DB02需额外进行时序转换和背光电路设计。
时序转换芯片采用LZ9FC22和LCD象素采用5∶6∶5的模式，接入方式如图3所示。
背光部分采用MAX1664芯片转换21.6 V和-10 V电压提供给LCD背光部分。
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　　2.4 USB HOST供电重新设计��
　　USB接口可以从主机上获得500 mA的电流，并且支持热插拔，真正做到即插即用。
在系统中USB HOST作为扩展接口接入USB无线网卡，由于无线网卡耗电量大而从主机得到的功率达不到要求而引起系统反复重启。
因此需要额外从电源部分提供5 V的大功率接入。
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　　3 印刷电路设计��
　　
　　由于系统有数字和模拟信号混合，S3C2410采用BGA封装走线复杂，电压有1.8 V，3 V，5 V，12 V复杂繁多，各个模块供电功率要求不等，保证系统稳定是重点考虑的问题。
系统采用6层设计，各个电压都在电源层划分了一定的区域。
同时对于大功率模块的电源线特别加粗处理。
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　　4 结 语��
　　
　　本系统成功地搭建了一个精简的硬件平台，在实现电池动态充放电和无外接电源下3个小时稳定工作的同时不牺牲软件功能，成功地在其上运行ARM Linux,实现无线上网功能。
在节能进行很好处理的同时保证所需的功能得到实现。
随着嵌入式系统在各个领域应用的越来越广泛，对其功能、运行效率、节能、成本等要求越来越高。
基于ARM 9及其他高端嵌入式系统将在工业控制、消费电子、医疗设备等多个领域将发挥越来越大的作用。
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　　参 考 文 献��
　　［1］Samsung Electronics.S3C2410X 32-Bit RISC Microprocessor User′s Manual Revision 1.1.��
　　［2］Mitsuma.Monolithic IC MM1414.��
　　［3］Sharp.Technical Literature for Control IC for TFT-LCD Module No.LZ9FC22SHARP.��
　　［4］ARX4435 Transceiver for Macair H009 SpecificationMaximum.��
　　［5］Sharp.LQ035Q7DB02 TFTLCD ModuleProduct Specifications.��
　　［6］车健.嵌入式系统的低功耗设计[J].电子测量技术,2005(3):16-18.��
　　［7］张义和.Protel DXP电路设计大全[M].北京:中国铁道出版社,2005.��
　　［8］彭良智,王晓春,高波,等.LCD控制器驱动的24位TFT真彩屏接口设计[J].单片机与嵌入式系统应用,2006(6):34-35,43.��
　　［9］王水平.DC/DC变换器集成电路及应用升压式DC/DC变换器[M].西安:西安电子科技大学出版社，2006.��
　　［10］Jobn Catsoulis.嵌入式硬件设计[M].徐君明,许铁军,黄年松,等译.北京：中国电力出版社，2004.��
　　［11］沈文斌.嵌入式硬件系统设计与开发实例详解[M]. 北京：电子工业出版社，2005.��
　　［12］赵效敏.开关电源的设计与应广东深圳专业医用仪器造型工业产品设计互联网+医疗用[M].上海:上海科学普及出版社，1995.��
　　［13］陆治国.电源的计算机仿真技术[M].北京：科学出版社，2001.��
　　［14］何加铭.嵌入式32位微处理器系统设计与应用[M].北京：电子工业出版社，2006.��
　　
　　注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。