專利名稱：一種光-頻率轉(zhuǎn)換式脈搏血氧儀的數(shù)字信號處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及血氧飽和度測量，特別涉及一種光-頻率轉(zhuǎn)換式脈搏血氧儀的采樣和數(shù)字信號處理方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有血氧飽和度測量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是測量透過手指或從手指反射的光強度，這可以通過光-頻率轉(zhuǎn)換傳感器實現(xiàn)。光-頻率轉(zhuǎn)換傳感器通過將光強轉(zhuǎn)換成數(shù)字脈沖信號，然后通過對數(shù)字脈沖信號計數(shù)獲得頻率信息，并計算出光強度。該血氧測量方法的關(guān)鍵部件光頻轉(zhuǎn)換器的工作原理是，光頻轉(zhuǎn)換器可以把光強度信息轉(zhuǎn)化成不同頻率的電脈沖，從而可以通過一定時間內(nèi)的電脈沖計數(shù)推算出光強度信息。而血氧測量正是通過紅外光和紅光光強度變化的差異計算血氧值的。由于血氧測量需要兩種波長的光強信息，因此通常需要兩個紅外發(fā)光管按照嚴(yán)格時序交替發(fā)光，分別對每個發(fā)光管發(fā)光間期的光強進行單獨測量并計算出血氧。例如， 光-頻率轉(zhuǎn)換式脈搏血氧儀采用血氧測量方法，測量過程中包括發(fā)光管通斷控制、外部中斷采樣和CPU數(shù)據(jù)處理?，F(xiàn)有的已公開中國專利申請200610104505. 8采用實時反饋的方法控制兩個發(fā)光管的通斷以及采樣過程，采樣過程受CPU控制，并基于頻率采樣對通斷進行調(diào)節(jié)。對于類似于Linux的非實時操作系統(tǒng)，(例如基于ARM體系結(jié)構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)通常采用非實時的Linux或WinCE以獲得好的用戶交互、通訊和多任務(wù)功能)，由于系統(tǒng)在同一時刻可能要處理例如定時器、串口、USB等終端及用戶交互，從而可能在CPU資源的使用上產(chǎn)生沖突，使得采樣過程受到其它中斷的干擾而達不到時間精度的要求。且由于外部中斷的頻率可高達2000Hz，通過CPU進行中斷處理將使CPU在采樣時無法從事其它計算和數(shù)據(jù)處理工作，降低系統(tǒng)性能。對于具有DMA功能的單片機系統(tǒng)或嵌入式應(yīng)用，即使不采用任何操作系統(tǒng)或采用實時操作系統(tǒng)，本提案的方法也可以有效節(jié)約處理器資源，提高系統(tǒng)性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種采樣過程不需要通過中斷進行頻率采樣的光-頻率轉(zhuǎn)換式脈搏血氧儀的數(shù)字信號處理方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種光-頻率轉(zhuǎn)換式脈搏血氧儀的采樣和數(shù)字信號處理方法，其包括如下步驟頻率采樣步驟對數(shù)字脈沖信號進行連續(xù)采樣，將采樣時得到的定時器在所述數(shù)字脈沖信號發(fā)生時的時間值保存在采樣數(shù)據(jù)先入先出隊列；發(fā)光管通斷步驟按照預(yù)設(shè)置時序，采用發(fā)光管定時器控制各發(fā)光管的點亮和熄滅，并將各發(fā)光管的通斷時間值分別保存在對應(yīng)的通斷時間記錄先入先出隊列；處理步驟根據(jù)通斷時間記錄先入先出隊列獲得各發(fā)光管的通斷時間段，從采樣數(shù)據(jù)先入先出隊列選擇各發(fā)光管發(fā)光時間段內(nèi)的脈沖時間記錄，以計算不同波長的光在不同時間段內(nèi)的脈沖頻率；并且，對已處理的發(fā)光管通斷時間記錄先入先出隊列和采樣數(shù)據(jù)先入先出隊列的內(nèi)存位置置位以追蹤并維護先入先出隊列的頭部。這里，置位指用采樣定時器取值范圍以外的數(shù)填充相應(yīng)內(nèi)存位置。所述的數(shù)字信號處理方法中，測量發(fā)光管通斷時間的定時器與對血氧數(shù)字脈沖進行時間采樣的定時器采用相同的硬件定時器。所述的數(shù)字信號處理方法中，所述處理步驟中，所述置位為向相應(yīng)內(nèi)存位置寫入一大數(shù)，所述大數(shù)為一數(shù)值，其大于數(shù)字脈沖采樣定時器可能取的時間值。所述的數(shù)字信號處理方法中，所述頻率采樣步驟中，通過直接內(nèi)存訪問模式對血氧探頭產(chǎn)生的數(shù)字脈沖信號進行連續(xù)采樣并保存在所述采樣數(shù)據(jù)先入先出隊列中。所述的數(shù)字信號處理方法中，所述發(fā)光管通斷步驟中，采用中斷處理程序?qū)⒏靼l(fā)光管的通斷時間值分別保存在對應(yīng)的通斷時間記錄先入先出隊列。所述的數(shù)字信號處理方法中，所述處理步驟中，設(shè)置發(fā)光管的點亮?xí)r間大于定脈沖數(shù)采樣信號的時間長度，在各發(fā)光管的點亮?xí)r間段內(nèi)選擇定脈沖數(shù)采樣信號計算頻率。所述的數(shù)字信號處理方法中，具體執(zhí)行如下步驟步驟Al、預(yù)分配一內(nèi)存區(qū)域作為采樣數(shù)據(jù)先入先出隊列的存儲區(qū)，將所述內(nèi)存區(qū)域置位；步驟A2、預(yù)先為每一發(fā)光管分配一內(nèi)存區(qū)域作為其對應(yīng)的通斷時間記錄先入先出隊列，將各所述通斷時間記錄先入先出隊列的內(nèi)存區(qū)域置位；步驟A3、啟動直接內(nèi)存訪問模式，采用外部源作為直接內(nèi)存訪問數(shù)據(jù)源，源地址是采樣計時器的計數(shù)觀察寄存器，目標(biāo)初始地址為先入先出隊列頭部；其中，源地址不變，目標(biāo)地址自動增量，以請求模式與單服務(wù)模式執(zhí)行，傳輸計數(shù)器設(shè)為先入先出隊列大小并自
動重載；步驟A4、采用發(fā)光管定時器的中斷事件控制各發(fā)光管的通斷時序，并將通斷時的采樣計時器值記錄到各發(fā)光管對應(yīng)的通斷時間記錄先入先出隊列中；步驟A5、周期性地對各所述通斷時間記錄先入先出隊列進行處理，分析所述通斷時間記錄先入先出隊列選擇某一發(fā)光管發(fā)光的時間段，在所述采樣數(shù)據(jù)先入先出隊列中找出屬于所述時間段中的脈沖時間，按預(yù)設(shè)置規(guī)則選擇脈沖，采用所選脈沖數(shù)目除以所選脈沖段的首尾時間差作為頻率計數(shù)，并將各先入先出隊列中剛處理過的內(nèi)存區(qū)域置位；其中， 選擇采樣脈沖的規(guī)則為選擇指定數(shù)目的脈沖，并確保所選脈沖與發(fā)光管的通斷時點有一定的安全距離；步驟A6、采用各發(fā)光管時間段的頻率計數(shù)進行血氧測量計算。所述的數(shù)字信號處理方法中，步驟Al和A2中，將所述內(nèi)存區(qū)域全置位為大數(shù)，用于表示該內(nèi)存區(qū)域的內(nèi)存位置無未讀數(shù)據(jù)；步驟A5中，將各先入先出隊列中剛處理過的內(nèi)存區(qū)域置位為大數(shù)。所述大數(shù)為一數(shù)值，其大于數(shù)字脈沖采樣定時器可能取的時間值。所述的數(shù)字信號處理方法中，步驟A5還包括步驟A50、根據(jù)所述頻率計數(shù)的結(jié)果， 分別調(diào)整各發(fā)光管的通斷時間參數(shù)。本發(fā)明的有益技術(shù)效果在于將發(fā)光管的控制過程與采樣過程分解為相對獨立的兩個過程，由于二者之間不需直接反饋，從而消除了處理器即時處理的要求，使得采樣過程可以在不受中斷干擾的情況下獨立進行，并且，采樣過程不需要通過中斷完成，實現(xiàn)了在非實時操作系統(tǒng)上的高時間精度，從而實現(xiàn)血氧測量的高精度，同時改善系統(tǒng)的性能。該方法也可用于實時操作系統(tǒng)或不含操作系統(tǒng)的單片機應(yīng)用，由于采樣過程不需要占用處理器資源，可以有效改善系統(tǒng)的性能和時間精度。


圖1為本發(fā)明方法的一種實施方式示意圖；圖2為本發(fā)明一個實施例的基本結(jié)構(gòu)及定時器模塊作用圖；圖3為本發(fā)明一個實施例的基本結(jié)構(gòu)及定時器模塊活動圖。
具體實施例方式如圖1所示，本發(fā)明的一個實施例是，一種光-頻率轉(zhuǎn)換式脈搏血氧儀的數(shù)字信號處理方法，其包括如下步驟頻率采樣步驟、發(fā)光管通斷步驟以及處理步驟。頻率采樣步驟對血氧探頭產(chǎn)生的數(shù)字脈沖信號進行連續(xù)采樣，將得到的采樣信息保存在采樣數(shù)據(jù)先入先出(FIFO)隊列。優(yōu)選的，通過直接內(nèi)存訪問(DMA)模式對血氧探頭產(chǎn)生的數(shù)字脈沖信號進行連續(xù)采樣并保存在所述采樣數(shù)據(jù)先入先出隊列中。發(fā)光管通斷步驟將時間劃分為分別由不同光源照射的時間段，例如，將采樣過程劃分成由紅光、紅外光、無光照射的時間段等。這樣，通過定時器按上述劃分的時序點亮和熄滅發(fā)光管，并將各發(fā)光管點亮和熄滅時的時間值保存在各自的通斷時間記錄先入先出隊列。例如，所述發(fā)光管通斷步驟中，采用中斷處理程序，在點亮或熄滅發(fā)光管時從硬件定時器獲得時間值并保存在該發(fā)光管對應(yīng)的通斷時間記錄先入先出隊列。其中，預(yù)設(shè)置時序最初根據(jù)經(jīng)驗值設(shè)置，并根據(jù)采樣過程中測量的結(jié)果反饋調(diào)整。處理步驟根據(jù)發(fā)光管通斷步驟中獲得的通斷時間記錄先入先出隊列值獲得各發(fā)光管的通斷時間段，從頻率采樣步驟中獲得的采樣數(shù)據(jù)先入先出隊列值選擇各發(fā)光管通時間段內(nèi)的脈沖時間記錄，以計算不同波長的光在不同時間段內(nèi)的脈沖頻率，也就是說，在各發(fā)光管的通斷時間段內(nèi)選擇相應(yīng)的脈沖時間值記錄計算脈沖頻率；對已處理的發(fā)光管先入先出隊列和采樣數(shù)據(jù)先入先出隊列位置置位，用一個大于可能的最大定時器時間的值填充，例如用OxFFFF填充，以識別未經(jīng)處理的新數(shù)據(jù)，因為新添加到先入先出隊列的定時器值小于OxFFFF，通常嵌入式系統(tǒng)定時器的最大可能值是可以通過寄存器設(shè)置的。例如，一種光-頻率轉(zhuǎn)換式脈搏血氧儀的采樣和數(shù)字信號處理方法，其包括如下步驟頻率采樣步驟對數(shù)字脈沖信號進行連續(xù)采樣，每次采樣時，定時器在所述數(shù)字脈沖信號發(fā)生時有一時間值，將該時間值保存在采樣數(shù)據(jù)先入先出隊列；連續(xù)采樣則保存一系列的上述時間值，采用先入先出隊列方式進行存儲，得到一采樣數(shù)據(jù)先入先出隊列。發(fā)光管通斷步驟按照預(yù)設(shè)置時序，采用發(fā)光管定時器控制各發(fā)光管的點亮和熄滅，并將各發(fā)光管的通斷時間值分別保存在對應(yīng)的通斷時間記錄先入先出隊列。處理步驟根據(jù)通斷時間記錄先入先出隊列獲得各發(fā)光管的通斷時間段，從采樣數(shù)據(jù)先入先出隊列選擇各發(fā)光管通時間段內(nèi)的脈沖時間記錄，以計算不同波長的光在不同時間段內(nèi)的脈沖頻率；并且，對已處理的發(fā)光管先入先出隊列和采樣數(shù)據(jù)先入先出隊列位置置位以追蹤并維護先入先出隊列的頭部。優(yōu)選的，所述置位為寫入一大數(shù)，所述大數(shù)為一數(shù)值，其大于最大數(shù)字脈沖信號的時間值，即大數(shù)為大于可能的最大脈沖時間采樣值的數(shù)。優(yōu)選的，發(fā)光管定時器與采樣計時器采用相同的硬件定時器。也就是說，本發(fā)明通過將頻率采樣、發(fā)光管通斷和處理器處理分解為3個獨立的過程，可以確保頻率采樣的高時間精度且不受其它中斷的影響，適用于非實時操作系統(tǒng)，同時滿足用戶交互、通訊、多任務(wù)等需求。本發(fā)明的一個實施例是，一種光-頻率轉(zhuǎn)換式脈搏血氧儀的數(shù)字信號處理方法， 包括以下步驟1、將對數(shù)字脈沖信號的連續(xù)采樣信息，例如脈沖捕獲的定時器時間信息，保存在一個FIFO結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選的，通過DMA實現(xiàn)。2、通過定時器按照一定時序驅(qū)動發(fā)光管，并將不同發(fā)光管的通斷時間值，即定時器時間信息，保存在不同的FIFO結(jié)構(gòu)中，這可以通過中斷處理程序?qū)崿F(xiàn)，3、根據(jù)發(fā)光管通斷步驟中獲得的通斷時間記錄先入先出隊列值獲得各發(fā)光管的通斷時間段，從頻率采樣步驟中獲得的采樣數(shù)據(jù)先入先出隊列值選擇各發(fā)光管通時間段內(nèi)的脈沖時間記錄，在各發(fā)光管的通斷時間段內(nèi)選擇相應(yīng)的脈沖時間值記錄計算脈沖頻率， 例如可以選擇定脈沖數(shù)周期進行計算，只要確保點亮?xí)r間大于定脈沖數(shù)采樣信號的時間長度。處理器對處理過的FIFO單元置位以維護FIFO的讀寫頭部。4、優(yōu)選的，在必要時，處理器可以對不同發(fā)光管通斷時間參數(shù)進行調(diào)整。與上述任一相關(guān)例相結(jié)合，又一個例子是，一種光-頻率轉(zhuǎn)換式脈搏血氧儀的數(shù)字信號處理方法，執(zhí)行如下步驟步驟Al、預(yù)分配一內(nèi)存區(qū)域作為采樣數(shù)據(jù)先入先出隊列的存儲區(qū)，將所述內(nèi)存區(qū)域置位，例如，將所述內(nèi)存區(qū)域全填充OxFFFF。需要說明的是，OxFFFF只是一個可選的數(shù)字，也可以是0xFFFE、0xFFFD等，只要確保大于可能的最大脈沖時間采樣值即可。步驟A2、預(yù)先為每一發(fā)光管分配一內(nèi)存區(qū)域作為其對應(yīng)的通斷時間記錄先入先出隊列，將該區(qū)域置位，例如，所述內(nèi)存區(qū)域全填充OxFFFF。步驟A3、啟動直接內(nèi)存訪問模式，采用外部源作為直接內(nèi)存訪問數(shù)據(jù)源，源地址是采樣計時器的計數(shù)觀察寄存器，目標(biāo)初始地址為先入先出隊列；其中，源地址不變，目標(biāo)地址自動增量，以請求模式與單服務(wù)模式執(zhí)行，傳輸計數(shù)器設(shè)為先入先出隊列大小并自動重載。步驟A4、采用發(fā)光管定時器的中斷事件控制各發(fā)光管的通斷時序，并將通斷時的硬件定時器值記錄到相應(yīng)發(fā)光管對應(yīng)的通斷時間記錄先入先出隊列中。步驟A5、根據(jù)發(fā)光管通斷步驟中獲得的通斷時間記錄先入先出隊列值獲得各發(fā)光管的通斷時間段，從頻率采樣步驟中獲得的采樣數(shù)據(jù)先入先出隊列值選擇各發(fā)光管通時間段內(nèi)的脈沖時間記錄，在各發(fā)光管的通斷時間段內(nèi)選擇相應(yīng)的脈沖時間值記錄計算脈沖頻率，從而實現(xiàn)了計算不同波長的光在不同時間段內(nèi)的脈沖頻率；對已處理的發(fā)光管先入先出隊列和采樣數(shù)據(jù)先入先出隊列位置置位，用一個大于可能的最大定時器時間的值填充， 例如用OxFFFF填充，以識別未經(jīng)處理的新數(shù)據(jù)，因為新添加到先入先出隊列的定時器值小于OxFFFF，通常嵌入式系統(tǒng)定時器的最大可能值是可以通過寄存器設(shè)置的。與上述任一相關(guān)例相結(jié)合，例如，步驟A5中，選擇采樣脈沖的規(guī)則為選擇指定數(shù)目的脈沖，并確保所選脈沖與發(fā)光管的通斷時點有一定的安全距離。優(yōu)選的，步驟A5還包括以下步驟步驟A50、根據(jù)所述頻率計數(shù)的結(jié)果，分別調(diào)整各發(fā)光管的通斷時間參數(shù)。又如，步驟A5還包括以下任一個、任意兩個、或者全部步驟步驟A50、根據(jù)所述頻率計數(shù)的結(jié)果，反饋設(shè)計通斷時間段。步驟A6、采用各發(fā)光管時間段的頻率計數(shù)進行血氧測量計算。與上述任一相關(guān)例相結(jié)合，又一個例子是，發(fā)光管定時器與采樣計時器采用相同的硬件定時器，即，兩者一體設(shè)置。這就好比兩個不同的過程使用同一個手表計時。需要說明的是，本發(fā)明各實施例涉及的定時器是硬件定時器，它啟動后按照一定的頻率，即一定的時間間隔，從0開始遞增，當(dāng)遞增超過預(yù)設(shè)最大值后又從0開始，因此還要根據(jù)循環(huán)次數(shù)才能準(zhǔn)確算出相對時間。本發(fā)明及其各個實施例對定時器的使用主要有兩種方式，第一種方式是定時器啟動后設(shè)置它按照固定時間間隔產(chǎn)生定時器中斷，這一時間間隔可以是微秒、毫秒、或秒級， 在定時器中斷中觸發(fā)CPU執(zhí)行特定任務(wù)；第二種方式是通過讀取定時器的計數(shù)寄存器的值獲得相對時間。上述脈沖捕獲的定時器時間信息采用的是前述定時器使用方式的第二種方式。即系統(tǒng)在檢測到脈沖信號時，即發(fā)生外部中斷時，將定時器的計數(shù)寄存器的值復(fù)制到一個FIFO結(jié)構(gòu)中代表該脈沖的發(fā)生時間，即所述脈沖捕獲的定時器時間信息。要實現(xiàn)在捕獲到脈沖信號時將定時器計數(shù)寄存器的值復(fù)制到一個FIFO結(jié)構(gòu)中有兩種做法，一種做法是通過脈沖信號產(chǎn)生外部中斷，CPU在外部中斷的處理函數(shù)中將定時器計數(shù)寄存器的值復(fù)制到FIFO結(jié)構(gòu)中；另一種方法是脈沖不經(jīng)CPU處理，而是作為DMA源，引起DMA操作，在DMA 操作中將定時器計數(shù)寄存器的值復(fù)制到FIFO結(jié)構(gòu)。與上述任一相關(guān)例相結(jié)合，又一個例子是，如圖2所示，脈沖信號觸發(fā)DMA操作， DMA操作將硬件計時器的值復(fù)制到采樣數(shù)據(jù)的FIFO結(jié)構(gòu)；系統(tǒng)按一定時序觸發(fā)紅光和紅外光管通斷，并將通斷時點計時器的值復(fù)制到對應(yīng)的通斷時間記錄FIFO結(jié)構(gòu)；然后由軟件定時器觸發(fā)血氧分析過程，由血氧分析模塊使用上述通斷時間和脈沖時間，分析計算，輸出血氧值以及其他參數(shù)。如圖3所示，從執(zhí)行流程來看，設(shè)置基于DMA的外部中斷捕獲，等待脈沖信號，脈沖信號到達時，將硬件定時器計數(shù)寄存器的值復(fù)制到采樣數(shù)據(jù)FIFO;啟動硬件定時器，等待定時器中斷，定時器中斷產(chǎn)生時，控制光源通斷并將硬件計時器的值復(fù)制到通斷時間記錄FIFO結(jié)構(gòu)；啟動軟件定時器，等待軟件定時器觸發(fā)數(shù)據(jù)處理和血氧計算過程。下面以S3C2440和Linux操作系統(tǒng)為例，繼續(xù)說明本發(fā)明的光-頻率轉(zhuǎn)換式脈搏血氧儀的數(shù)字信號處理方法，其執(zhí)行以下步驟1、由操作系統(tǒng)分配一塊內(nèi)存區(qū)域作為采樣數(shù)據(jù)的FIFO，將內(nèi)存區(qū)域置位，由于定時器的最大計數(shù)值可控，因此只要置位數(shù)據(jù)大于最大計數(shù)值即可避免置位值與有效數(shù)據(jù)沖突，故在初始化時將FIFO的所有位置置為大于計數(shù)器最大值的數(shù)，如OxFFFF等。2、由操作系統(tǒng)為每個發(fā)光管分配一塊內(nèi)存區(qū)域作為通斷時間記錄FIFO，初始化時將FIFO的所有位置置為大于計數(shù)器最大預(yù)設(shè)值的數(shù)，如OxFFFF等。3、啟動DMA，DMA源是外部源，如n)(DREQ0，nXDREQl等，源地址是定時器的計數(shù)觀察寄存器，即以采樣計時器的計數(shù)觀察寄存器作為源地址，目標(biāo)初始地址為FIFO，源地址不變，目標(biāo)地址自動增量，請求模式，單服務(wù)模式，傳輸計數(shù)器設(shè)為FIFO大小并自動重載。4、在定時器的中斷事件中控制不同發(fā)光管的通斷時序，并記錄通斷時的定時器值到對應(yīng)的通斷時間記錄FIFO中，此定時器與采樣計時器是同一定時器。
5、系統(tǒng)定期對上述FIFO進行處理，先分析通斷時間記錄FIFO選擇某一發(fā)光管發(fā)光的時間段，然后在采樣數(shù)據(jù)FIFO中找出屬于該時間段的脈沖時間，按規(guī)則選擇脈沖，例如選擇指定數(shù)目的脈沖，并確保所選脈沖與發(fā)光管的通斷時點有一定的安全距離，所選脈沖數(shù)目除以所選脈沖首尾的時間差即為頻率計數(shù)。6、通過不同發(fā)光管時間段的頻率計數(shù)可以對血氧進行計算。7、優(yōu)選的，還可以通過對通斷時間段的設(shè)計和動態(tài)優(yōu)化，以及對通斷時間記錄 FIFO和采樣數(shù)據(jù)FIFO的搜索匹配算法優(yōu)化進一步提高系統(tǒng)的性能。下面對于脈沖周期及其計算，舉例說明，假設(shè)紅燈和紅外燈通斷時定時器的值如下。
權(quán)利要求
1.一種光-頻率轉(zhuǎn)換式脈搏血氧儀的數(shù)字信號處理方法，其特征在于，包括如下步驟 頻率采樣步驟對數(shù)字脈沖信號進行連續(xù)采樣，將采樣時得到的定時器在所述數(shù)字脈沖信號發(fā)生時的時間值保存在采樣數(shù)據(jù)先入先出隊列；發(fā)光管通斷步驟按照預(yù)設(shè)置時序，采用發(fā)光管定時器控制各發(fā)光管的點亮和熄滅，并將各發(fā)光管的通斷時間值分別保存在對應(yīng)的通斷時間記錄先入先出隊列；處理步驟根據(jù)通斷時間記錄先入先出隊列獲得各發(fā)光管的通斷時間段，從采樣數(shù)據(jù)先入先出隊列選擇各發(fā)光管發(fā)光時間段內(nèi)的脈沖時間記錄，以計算不同波長的光在不同時間段內(nèi)的脈沖頻率；并且，對已處理的發(fā)光管通斷時間記錄先入先出隊列和采樣數(shù)據(jù)先入先出隊列的內(nèi)存位置置位以追蹤并維護先入先出隊列的頭部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字信號處理方法，其特征在于，測量發(fā)光管通斷時間的定時器與對血氧數(shù)字脈沖進行時間采樣的定時器采用相同的硬件定時器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字信號處理方法，其特征在于，所述處理步驟中，所述置位為向相應(yīng)內(nèi)存位置寫入一大數(shù)，所述大數(shù)為一數(shù)值，其大于數(shù)字脈沖采樣定時器可能取的時間值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字信號處理方法，其特征在于，所述頻率采樣步驟中，通過直接內(nèi)存訪問模式對血氧探頭產(chǎn)生的數(shù)字脈沖信號進行連續(xù)采樣并保存在所述采樣數(shù)據(jù)先入先出隊列中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字信號處理方法，其特征在于，所述發(fā)光管通斷步驟中，采用中斷處理程序?qū)⒏靼l(fā)光管的通斷時間值分別保存在對應(yīng)的通斷時間記錄先入先出隊列。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字信號處理方法，其特征在于，所述處理步驟中，設(shè)置發(fā)光管的點亮?xí)r間大于定脈沖數(shù)采樣信號的時間長度，在各發(fā)光管的點亮?xí)r間段內(nèi)選擇定脈沖數(shù)采樣信號計算頻率。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一所述的數(shù)字信號處理方法，其特征在于，具體執(zhí)行如下步驟步驟Al、預(yù)分配一內(nèi)存區(qū)域作為采樣數(shù)據(jù)先入先出隊列的存儲區(qū)，將所述內(nèi)存區(qū)域置位；步驟A2、預(yù)先為每一發(fā)光管分配一內(nèi)存區(qū)域作為其對應(yīng)的通斷時間記錄先入先出隊列，將各所述通斷時間記錄先入先出隊列的內(nèi)存區(qū)域置位；步驟A3、啟動直接內(nèi)存訪問模式，采用外部源作為直接內(nèi)存訪問數(shù)據(jù)源，源地址是采樣計時器的計數(shù)觀察寄存器，目標(biāo)初始地址為先入先出隊列的頭部；其中，源地址不變，目標(biāo)地址自動增量，以請求模式與單服務(wù)模式執(zhí)行，傳輸計數(shù)器設(shè)為先入先出隊列大小并自動重載；步驟A4、采用發(fā)光管定時器的中斷事件控制各發(fā)光管的通斷時序，并將通斷時的采樣計時器值記錄到各發(fā)光管對應(yīng)的通斷時間記錄先入先出隊列中；步驟A5、周期性地對各所述通斷時間記錄先入先出隊列進行處理，分析所述通斷時間記錄先入先出隊列選擇某一發(fā)光管發(fā)光的時間段，在所述采樣數(shù)據(jù)先入先出隊列中找出屬于所述時間段中的脈沖時間，按預(yù)設(shè)置規(guī)則選擇脈沖，采用所選脈沖數(shù)目除以所選脈沖段的首尾時間差作為頻率計數(shù)，并將各先入先出隊列中剛處理過的內(nèi)存區(qū)域置位；其中，選擇采樣脈沖的規(guī)則為選擇指定數(shù)目的脈沖，并確保所選脈沖與發(fā)光管的通斷時點有一定的安全距離；步驟A6、采用各發(fā)光管時間段的頻率計數(shù)進行血氧測量計算。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的數(shù)字信號處理方法，其特征在于，步驟Al和A2中，將所述內(nèi)存區(qū)域全置位為大數(shù)，用于表示該內(nèi)存區(qū)域的內(nèi)存位置無未讀數(shù)據(jù)；步驟A5中，將各先入先出隊列中剛處理過的內(nèi)存區(qū)域置位為大數(shù)。 所述大數(shù)為一數(shù)值，其大于數(shù)字脈沖采樣定時器可能取的時間值。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的數(shù)字信號處理方法，其特征在于，步驟A5還包括步驟A50、根據(jù)所述頻率計數(shù)的結(jié)果，分別調(diào)整各發(fā)光管的通斷時間參數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光-頻率轉(zhuǎn)換式脈搏血氧儀的采樣和數(shù)字信號處理方法，包括步驟對數(shù)字脈沖信號連續(xù)采樣，得到的采樣信息保存在采樣數(shù)據(jù)先入先出隊列；按照預(yù)設(shè)置時序采用發(fā)光管定時器驅(qū)動各發(fā)光管，將各發(fā)光管的通斷時間值分別保存在對應(yīng)的通斷時間記錄先入先出隊列；對采樣數(shù)據(jù)先入先出隊列及各通斷時間記錄先入先出隊列進行處理，在各發(fā)光管的通斷時間段內(nèi)選擇脈沖周期計算頻率；對已處理先入先出隊列置位以追蹤并維護其頭部。通過將控制過程與采樣過程分解為相對獨立的兩個過程，兩個過程可獨立進行，實現(xiàn)了在非實時操作系統(tǒng)上的高時間精度，從而實現(xiàn)血氧測量的高精度；同時對于計算資源較低的微處理器系統(tǒng)，可提高系統(tǒng)的運行性能和時間精度。
文檔編號A61B5/1455GK102512176SQ20111040153
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月6日
發(fā)明者倪平強, 劉偉, 劉立, 孟慶虎, 廖京生, 張如意, 彭忠寶, 沈昭, 胡超, 鐘燦成 申請人:中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院