基于虹科PCAN接口卡實現(xiàn)全自動醫(yī)療檢測儀器
醫(yī)療檢測儀器是一種集光、機(jī)、電一體的醫(yī)療儀器，它可以幫助醫(yī)生對血夜或其他醫(yī)療樣本進(jìn)行檢驗和診斷。目前隨著生活水平的提高，人們開始越來越重視醫(yī)療健康話題，相應(yīng)的對高品質(zhì)、高效率的醫(yī)療檢測產(chǎn)品的需求也在不斷增加。現(xiàn)代全自動醫(yī)療檢測儀器的智能化程度高，其內(nèi)部系統(tǒng)也愈加復(fù)雜，傳統(tǒng)的集中式控制已不能滿足需求。而分布式控制系統(tǒng)應(yīng)用則為現(xiàn)代全自動醫(yī)療檢測儀器帶來高度的靈活性和可擴(kuò)展性，同時也使得儀器本身更加可靠和更方面維護(hù)，十分符合當(dāng)前醫(yī)療檢測儀器的發(fā)展。在分布式控制系統(tǒng)中，使用CAN總線來實現(xiàn)上位機(jī)和各模塊機(jī)構(gòu)之間的交互。上位機(jī)發(fā)送指令，控制各個模塊機(jī)構(gòu)的初始化和運行;而各模塊則將運行結(jié)果通過總線實時返回給上位機(jī)。比如某型糖化血紅蛋白分析儀上就是用了該方案。
圖1 糖化血紅蛋白分析儀(圖片僅供參考)
1、CAN總線在全自動醫(yī)療檢測儀器中的優(yōu)勢
√ 減少線束數(shù)量且易于擴(kuò)展
CAN總線可以實現(xiàn)多個節(jié)點間的串行連接，不需要專門的調(diào)度就可以實現(xiàn)點對點、一點對多點以及全局廣播的數(shù)據(jù)傳輸，任一節(jié)點均可在任意時間內(nèi)向總線上其他節(jié)點發(fā)起通訊。
√ 數(shù)據(jù)傳輸快、實時性強(qiáng)
CAN總線最大傳輸速率為1Mbit/s，同時采用載波監(jiān)聽多路訪問、逐位仲裁的非破壞性總線仲裁機(jī)制。當(dāng)多個節(jié)點同時向總線發(fā)報文的時候，優(yōu)先級較低的節(jié)點會自動退出發(fā)送，而高優(yōu)先級的節(jié)點可以不受影響的繼續(xù)發(fā)報文，提高了通訊的確定性和實時性。
√ 抗干擾能力強(qiáng)
以差分的形式發(fā)送數(shù)據(jù)，根據(jù)現(xiàn)場干擾情況選擇雙絞線、同軸電纜或者光纖，可以有效應(yīng)對醫(yī)療檢測儀器使用現(xiàn)場可能遇到的磁場和溫濕度影響。
利用CAN總線實現(xiàn)在醫(yī)療檢測儀器中采用分布式控制系統(tǒng)，大大提高了儀器的自動化程度和工作效率，并推動著醫(yī)療檢測儀器想小型化、智能化的方向發(fā)展。
2、具體實施方式
如圖2，該“基于CAN總線的全自動醫(yī)療檢測儀器”系統(tǒng)主要包括：檢測樣品的進(jìn)樣模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、樣品檢測模塊、信號處理模塊、數(shù)據(jù)顯示和打印模塊等。
圖2 基于CAN總線的全自動醫(yī)療檢測儀器結(jié)構(gòu)圖
這些子模塊可以分別通過各自的CAN控制器和CAN收發(fā)器掛載到CAN總線上，也可以通過虹科的CAN IO模塊(PCAN-MicroMod)將普通的電壓、電流信號快速轉(zhuǎn)換成CAN報文。這些CAN IO模塊有插入式模塊和現(xiàn)成即用模塊兩種，包括多種IO類型(DIO、AIO、PWM等)，使用專用軟件PCAN-MicroModj Configuration進(jìn)行參數(shù)配置，可以任意配置CAN報文ID。
圖3 PCAN-MicorMod
也可以使用虹科的CANopen IO芯片(CO4011B-FL)將IO信號和CAN信號的轉(zhuǎn)換集成到模塊的硬件板子上，減少額外的空間占用。該芯片基于CANopen協(xié)議設(shè)計，支持最多32個IO，其中最多有8個AI，其余為可配置的DI或者DO。
圖4 CO4011B-FL
主控系統(tǒng)可以采用小型IPC，由于一般的工業(yè)電腦上不帶CAN接口，且小型IPC體積小，接口類型少，所以我們采取虹科的PCAN-mini PCIe板卡來實現(xiàn)CAN網(wǎng)絡(luò)和IPC的連接。改款CAN卡體積小(30*51*4mm)，最多支持2個CAN口，有支持CAN FD的版本。其提供的二次開發(fā)包PCAN-Basic提供了豐富的API接口，用戶可以很方便的在C/C++/C#/VB/Java /Phyton/Labview等環(huán)境下進(jìn)行應(yīng)用程序的開發(fā)。
圖5 PCAN-miniPCIe
3、虹科PCAN-miniPCIe接口卡關(guān)鍵特性
√ CAN接口，用于PCI Express Mini插槽 (使用PCIe線路)
√ 1或2路高速CAN通道(ISO 11898-2)
√ 通過連接電纜和D-Sub 9接頭(符合CiA 303-1)連接到CAN總線
√ 波特率從5 kbit/s至1 Mbit/s
√ 符合CAN規(guī)范2.0A(11位ID)和 2.0B (29位ID)
√ FPGA實現(xiàn)CAN控制器(兼容SJA1000)
√ NXP PCA82C251 CAN收發(fā)器
√ CAN連接上的電氣隔離高達(dá)300V，每個CAN通道彼此隔離
√ 擴(kuò)展工作溫度-40~85℃(-40~185℉)
總結(jié)
通過虹科PCAN-miniPCIe實現(xiàn)全自動醫(yī)療檢測儀器，可以幫您實現(xiàn)快速、準(zhǔn)確、高效的醫(yī)療樣品檢測和分析;同時您在開發(fā)或者維護(hù)階段，也可以借助虹科的PCAN-USB、PCAN-Diag2或者PCAN-Explorer6等設(shè)備和軟件進(jìn)行現(xiàn)場的CAN報文分析，快速上手CAN通訊協(xié)議。
（轉(zhuǎn)載）
