PART7 基于虹科PCAN接口卡实现全自动医疗检测仪器

2021年06月09日

　　基于虹科PCAN接口卡实现全自动医疗检测仪器

　　医疗检测仪器是一种集光、机、电一体的医疗仪器，它可以帮助医生对血夜或其他医疗样本进行检验和诊断。目前随着生活水平的提高，人们开始越来越重视医疗健康话题，相应的对高品质、高效率的医疗检测产品的需求也在不断增加。现代全自动医疗检测仪器的智能化程度高，其内部系统也愈加复杂，传统的集中式控制已不能满足需求。而分布式控制系统应用则为现代全自动医疗检测仪器带来高度的灵活性和可扩展性，同时也使得仪器本身更加可靠和更方面维护，十分符合当前医疗检测仪器的发展。在分布式控制系统中，使用CAN总线来实现上位机和各模块机构之间的交互。上位机发送指令，控制各个模块机构的初始化和运行;而各模块则将运行结果通过总线实时返回给上位机。比如某型糖化血红蛋白分析仪上就是用了该方案。

　　图1 糖化血红蛋白分析仪(图片仅供参考)

　　1、CAN总线在全自动医疗检测仪器中的优势

　　√ 减少线束数量且易于扩展

　　CAN总线可以实现多个节点间的串行连接，不需要专门的调度就可以实现点对点、一点对多点以及全局广播的数据传输，任一节点均可在任意时间内向总线上其他节点发起通讯。

　　√ 数据传输快、实时性强

　　CAN总线最大传输速率为1Mbit/s，同时采用载波监听多路访问、逐位仲裁的非破坏性总线仲裁机制。当多个节点同时向总线发报文的时候，优先级较低的节点会自动退出发送，而高优先级的节点可以不受影响的继续发报文，提高了通讯的确定性和实时性。

　　√ 抗干扰能力强

　　以差分的形式发送数据，根据现场干扰情况选择双绞线、同轴电缆或者光纤，可以有效应对医疗检测仪器使用现场可能遇到的磁场和温湿度影响。

　　利用CAN总线实现在医疗检测仪器中采用分布式控制系统，大大提高了仪器的自动化程度和工作效率，并推动着医疗检测仪器想小型化、智能化的方向发展。

　　2、具体实施方式

　　如图2，该“基于CAN总线的全自动医疗检测仪器”系统主要包括：检测样品的进样模块、数据采集模块、样品检测模块、信号处理模块、数据显示和打印模块等。

　　图2 基于CAN总线的全自动医疗检测仪器结构图

　　这些子模块可以分别通过各自的CAN控制器和CAN收发器挂载到CAN总线上，也可以通过虹科的CAN IO模块(PCAN-MicroMod)将普通的电压、电流信号快速转换成CAN报文。这些CAN IO模块有插入式模块和现成即用模块两种，包括多种IO类型(DIO、AIO、PWM等)，使用专用软件PCAN-MicroModj Configuration进行参数配置，可以任意配置CAN报文ID。

　　图3 PCAN-MicorMod

　　也可以使用虹科的CANopen IO芯片(CO4011B-FL)将IO信号和CAN信号的转换集成到模块的硬件板子上，减少额外的空间占用。该芯片基于CANopen协议设计，支持最多32个IO，其中最多有8个AI，其余为可配置的DI或者DO。

　　图4 CO4011B-FL

　　主控系统可以采用小型IPC，由于一般的工业电脑上不带CAN接口，且小型IPC体积小，接口类型少，所以我们采取虹科的PCAN-mini PCIe板卡来实现CAN网络和IPC的连接。改款CAN卡体积小(30*51*4mm)，最多支持2个CAN口，有支持CAN FD的版本。其提供的二次开发包PCAN-Basic提供了丰富的API接口，用户可以很方便的在C/C++/C#/VB/Java /Phyton/Labview等环境下进行应用程序的开发。