|基于Linux系统的5G通信技术医疗服务应用设计

摘要:本文从智能医疗服务开始,将5G技术应用于相关部门(如麻醉科、妇产科、儿科等需要输液的部门),努力缓解护士的压力,提高医院治疗的效率。也可以将5G通信技术应用于远程医疗。介绍如何将5G通信技术应用于设计中,提高医生的诊断效率,改善患者的医疗体验,远程共享优质医疗资源,实现实时信息交互。缓解医疗资源不足、医务人员不足、医疗水平分布不平衡的问题[1]。

关键词:5G通信技术应用;智能医疗Linux

0简介

目前,全国已有600多家医院部署了5G室内数字网络[2]。由此可见,5G医疗在提高诊疗效率、提高医疗服务水平的同时,也给医院管理层以启示,对智能医疗系统、智能管理系统、智能服务系统的建设起到了积极的作用。

1总体方案设计

总体方案主要包括5G基带模块和SIM/,如图1所示。

包括USIM卡接口、RS232调试串行端口、千兆以太网电路、重置电路、实时时钟电路等。该设计使用LoRa执行传输,将数据从工作站LoRa模块发送到主工作站LoRa模块,然后通过无线模块连接到核心板,将数据传输到Linux系统核心板。数据通过核心板处理传递到5G基带模块,最后上传到云服务器完成数据传输。可以实现实施监控多设备参数。例如,如果将无线模块插入输液泵,则可以使用设计的5G网关将数据实时传输到云服务器,护士可以灵活观察多个输液泵的情况,合理规划时间,或将辅助设计应用于远程医疗。具有高带宽、低延迟等优点。

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2系统硬件设计

2.1 Linux系统核心板

NXP QorIQ LS1028A应用处理器包括支持集成信息技术(IT)和操作技术(OT)网络的时间可扩展性网络(TSN)的以太网交换机和以太网控制器。两个功能强大的64位Arm v8内核支持工业控制的实时处理,以及在物联网上支持边缘计算的虚拟机。集成GPU和

液晶控制器使人机接口(HMI)系统能够支持下一代接口。LS1028A处理器内建SerDes模组,分为四个区域网路

高速接口集成信任体系结构支持SGMII、QSGMII、PCIe和SATA等多种协议,具有加密分流功能,为安全应用程序和服务加密通信提供了可靠的平台。

Linux系统具有效率和灵活性[3],Linux核心主板配备多核应用处理器、高度集成的小型系统、板载以太网端口和多种外围设备接口,满足了该方案的设计。

如图2所示,对于FET1028A-C系列核心板接口针脚定义,核心板总共添加了160个针脚,不可用的针脚悬空或下拉电阻处理。image.png

2.2 5G基带模块

5G模块主要用于无线通信,需要强大的可扩展性和丰富的接口。模块的电源、开机、重置等功能都由Linux核心板控制。将RM500Q-GL移开是符合PCIe M.2接口规范的标准M.2 Key-B WWAN接口模块,同时符合USB 3.1和USB 2.0规范。拥有(u)

多种周边设备,包括SIM连接器、USB连接器、PCIe连接器、PCM连接器等。通过USB和PCIe接口模式,您可以与Linux内核板进行数据通信。RM500Q-GL支持Windows、Linux和Android等嵌入式系统。支持GNSS多模式定位和语音功能的工程模块,以满足多种应用场景需求[4]。

这个设计的5G模块和Linux内核板之间有USB3.1

数据通信的接口模式。5G模块包括电源管理、基带、LPDDR4X SDRAM NAND存储、射频部分和M.2

key-B接口等功能框如图3所示。

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2.3以太网接口

LS1028A上的serdes通道SD1_TX1/RX1由QSGMII组成,背板使用以太网收发器QCA8075前导4

将网络端口连接到RJ45插槽。QCA8075配置为QSGMII SGMII模式,但没有使用SGMII针脚,因此相关针脚在空中浮动。千兆以太网PHY

一些参考电路如图4所示。

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2.4 RS232调试串行端口

Linux内核版产生的UART1是调试串口,1.8伏电平。通过水平转换芯片LSF0204RUTR转换为3.3 V电平,然后通过RS232芯片MAX3232ID转换为RS232电平。其中3.3 V级调试串行端口来自XH-2.54 mm白色终端。RS-232级调试串口标准通过

DB9机头座椅引线,传输速度115200。串行调试参考电路如图5所示。

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2.5复位电路

电路具有设计复位键、按下后关闭核心板所有电源、重置整个板电源的功能。图6重置电路中所示。

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2.6电源模式

电路电源是从DC005插座引入的直流12伏。DC 12 V电源通过电源MOS管后,为核心板供电。核心板通电后,用背板输出1V8信号。

1V8控制背板VCC 5 V电源。这部分电路是为了确保核心板先打开,底板再打开,闩锁效果不受损害

CPU[5]。电路如图7所示。

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2.7 SIM卡接口电路

5G模块内置双USIM接口,支持

双卡单待机功能,模块支持(U)SIM

卡热插拔功能。(U)SIM感应针脚支援高/低层级感应。SIM接口同时支持1.8 V和3 V SIM卡

(电压适应),请注意插头区分SIM卡的正面和背面。用于5G的microSIM卡接口电路如图8所示。

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2.8 LoRa无线模块

LoRa无线技术具有远距离、低功耗(电池寿命长)、抗干扰、多节点、低成本的功能[5]。劳拉基于Sub-GHz

频段使得以更低的功耗进行更容易。

远距离通信,电池可用

用电或其他能量收集方式供电。低数据速率也延长了

电池寿命和网络容量增加

量。劳拉信号对建筑物的渗透

力量也很强。劳拉的技术

低成本更适合大规模环境的功能

物联网分发[6]。

因为应用了LoRa模块,工作量很大,所以此次设计使用核心版的通用UART2串行端口对。

重置和发送LoRa模块以及控制其它针脚。下图9显示了参考原理图。

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3软件开发

3.1构建编译环境

Flexbuild是NXP正式提供的QorIQLS系列的编译环境,flexbuild提供完整系统编译所需的所有源代码。

示例包括Linux内核、uboot、firmware、app程序和完整的文件系统。对于文件系统,用户可以直接使用。第三步:1。下载并解压缩flex构建包,并在编译过程中查看根使用情况

用户操作,2。将主目录/文件介绍放置在虚拟机上,3 .设置环境变量。

3.2全部编译

第一次编译时,使用所有编译命令进行编译。

可以使用一个命令编译所有需要的文件。生成的文件位于build/image目录中。

3.3包写镜像

Images.tar.bz2建立在linux-fs目录中,之后可直接解压缩至烧录u磁碟。

3.4单独编译

Firmware

Ls系列芯片在启动时需要加载一些固件,例如

已修改上述文件,包括控制器重置(Rcw)、uboot等。

必须重新编译这些文件,并将其打包为固件镜像文件,然后将其刻录到引导设备上。支持EMMC、TF卡和XSPI

必须启动,并将特定固件刻录写入该介质。

3.5单独编译内核和模块

编译的内核,将设备树文件更新为构建/映像

目录[7]。

3.6单独编译app程序

Packages/apps包含与平台相关的上层工具。例如,如果更改此部分的源代码,则必须单独编译OpenSSL。

4验证结果

焊接电路,正常测试电路,刻录程序,使用串行调试助手、计算机A、计算机B等工具。

将无线模块lora连接到计算机a,无线模块LoRa B

连接设计的电路,并将SIM卡插入电路。计算机A通过串口支持将数据从LoRa A传输到LoRa B,5G开发版通过数据处理器从LoRa B提取数据,然后通过5G模块将数据传输到互联网上的TCP服务器。过程如图10所示。

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如果计算机b在内网上,可以通过内网渗透器放入计算机b。

Tcp服务器的地址端口映射到外部网络。LORA可以通过计算机A的调试串行端口发送数据(见图11),计算机B可以实时接收(见图12)。

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5结论

该项目充分利用无线通信技术、集成电路单片机技术和嵌入式技术,设计了具有高速、低延迟和高带宽的5G应用程序。本文从硬件和软件的角度详细介绍了5G应用程序的各个模块,使读者完全了解5G应用程序的设计阶段。LoRa无线模块可以部署在各种医疗设备上,从而实现5G无线传输,将5G应用于医疗设备。实用性较强。

参考文献:

[1]李大钊。新冠疫情防控中建立5G智能医疗服务系统[J]。中华急救医学杂志,2020(07):49-53。

[2]理通卫生代谢器[G]。武汉卫生健康年鉴,2020年。

[3]陈一飞。基于大容量闪存的高效Linux文件系统的改进与实现[D]。上海:同济大学,2007年。

[4]姜黄静。新能源汽车远程监控平台车辆终端软硬件设计[J]。技术和创新,2019(10):37-39。

[5]老魏。基于LORA无线通信技术和MQTT协议的电力环境监测系统研究与设计[D]。深圳:深圳大学,2020年。

[6]何进。物联网煤气表系统的设计与实现[J]。通信技术,2019(07):19-22。

[7]张峰。Linux机载红外侦察设备的应用[J]。红外和激光工程,2007(05):21-24。

(注:本文转载于《电子产品世界》杂志2022年8月刊)

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