嵌入式软件概要设计说明书

XX医疗设备股份有限公司上海冠瑞医疗设备股份有限公司xxxxx第2页共54页XXX项目用户需求规格说明 书 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf 第B版第1次修改编号：GRYL·YF·QR·TS·02-A/00GDU·TS·02-A/00嵌入式软件概要设计说明书（编制时间：2015年9月2日）编制：审核：批准：受控状态：各版本建立及修订履历版本号建立/修订履历申请人/日期审核人/日期批准人/日期A00初次建立，提交评审目录TOC\o"1-3"\h\z1.引言11.1编写目的11.2背景11.3定义21.4参考资料32.总体设计42.1需求规定42.2运行环境152.3基本设计概念和处理 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 162.4结构262.5功能需求与程序的关系282.6人工处理过程302.7尚未问决的问题303.接口设计303.1用户接口303.1.1键盘管理303.1.2触控屏管理313.2外部接口323.2.1通讯接口323.2.2高压发生装置通讯接口323.3内部接口334.运行设计334.1运行模块组合334.2运行控制334.2.1mAs摄影模式374.2.2Time摄影模式374.2.3AEC摄影模式374.2.4一键胸片1M位运动384.2.5一键胸片1M5位运动394.2.6一键胸片1M8位运动394.2.7一键床片1M位运动404.2.8运动系统校正414.2.9一键位保存界面414.2.10老练模式444.3运行时间445.系统数据结构设计445.1逻辑结构设计要点445.2物理结构设计要点465.3数据结构与程序的关系466.系统出错处理设计476.1出错信息476.2补救措施506.3系统维护设计501.引言1.1编写目的本说明书目的在于明确说明系统需求，界定系统实现功能范围，指导系统设计以及编码。本说明书预期读者为：产品项目经理、项目组开发成员。1.2背景说明：1)待开发的软件系统的名称：冠瑞医疗GDU系列数字化医用X射线摄影系统控制软件[简称：GDU系列控制软件]；2)本项目任务由上海冠瑞医疗设备股份有限公司提出，指派给研发部进行开发，用户是终端用户、生产调试人员、售后维护人员。3)本项目主要应用在嵌入式开发环境中，以ARM微处理器为核心控制器和AVR微控制器进行开发。4)嵌入式软件分为四个子系统:分别运动控制系统、牛头控制系统、远程控制盒控制系统、高压发生装置系统。运动控制系统主要功能用于控制机架运动、系统保护。牛头控制系统主要用于与使用者进行交互，使用者可以方便的控制运动系统、调整射线 参数 转速和进给参数表a氧化沟运行参数高温蒸汽处理医疗废物pid参数自整定算法口腔医院集中消毒供应 和高压发生装置的模式，观察运动数据和射线数据，方便生产人员和售后服务人员进行调试和维修。远程控制盒控制系统主要用于系统开关机、远程控制运动系统、曝光、以及数据和命令的中转分流，可以将射线数据中转给工作站给牛头和工作站，同时也可以将牛头和工作站的控制命令通过远程控制盒中转给高压发生装置。高压发生装置选用的是斯派曼电子技术有限公司生产的ZR75PN65型高压发生器，详细功能用途参照《ZR75PN65医用诊断X射线机高压发生器服务手册》。图1-1嵌入式软件间系统通信结构1.3定义【GDU】用于开发产品的简称。G：代 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 公司名称；D：代表数字拍片机；U代表U型臂。【SID】探测器组件接收面中心点到X射线管焦点的距离。【嵌入式】IEEE（InstituteofElectricalandElectronicsEngineers，美国电气和电子工程师协会）对嵌入式系统(​http:​/​​/​baike.baidu.com​/​view​/​6115.htm"\t"_blank​)的定义：“用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置”。原文为：DevicesUsedtoControl，MonitororAssisttheOperationofEquipment，MachineryorPlants）。嵌入式系统是一种专用的计算机系统，作为装置或设备的一部分。通常，嵌入式系统是一个控制程序存储在ROM中的嵌入式处理器(​http:​/​​/​baike.baidu.com​/​view​/​1258964.htm"\t"_blank​)控制板。事实上，所有带有数字接口的设备，如手表、微波炉、录像机(​http:​/​​/​baike.baidu.com​/​view​/​111680.htm"\t"_blank​)、汽车等，都使用嵌入式系统，有些嵌入式系统还包含操作系统，但大多数嵌入式系统都是由单个程序实现整个控制逻辑。从应用对象(​http:​/​​/​baike.baidu.com​/​view​/​5314991.htm"\t"_blank​)上加以定义，嵌入式系统是软件和硬件的综合体，还可以涵盖机械等附属装置。国内普遍认同的嵌入式系统(​http:​/​​/​baike.baidu.com​/​view​/​6115.htm"\t"_blank​)定义为：以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统。【ARM处理器】ARM处理器是Acorn有限公司面向低预算市场设计的第一款RISC(​http:​/​​/​baike.baidu.com​/​subview​/​23531​/​9467589.htm"\t"_blank​)微处理器。全称为AcornRISCMachine。ARM处理器本身是32位设计，但也配备16位指令集，一般来讲比等价32位代码节省达35%，却能保留32位系统的所有优势。ARM的Jazelle技术使Java加速得到比基于软件的Java虚拟机(​http:​/​​/​baike.baidu.com​/​view​/​1132.htm"\t"_blank​)(JVM)高得多的性能，和同等的非Java加速核相比功耗降低80%。CPU功能上增加DSP指令集(​http:​/​​/​baike.baidu.com​/​view​/​9174.htm"\t"_blank​)提供增强的16位和32位算术运算能力，提高了性能和灵活性。ARM还提供两个前沿特性来辅助带深嵌入处理器的高集成SoC器件的调试，它们是嵌入式ICE-RT逻辑和嵌入式跟踪宏核(ETMS)系列。【AVR】AVR单片机(​http:​/​​/​baike.so.com​/​doc​/​5443357-5681708.html"\t"_blank​)是1997年由ATMEL公司(​http:​/​​/​baike.so.com​/​doc​/​5443091-5681442.html"\t"_blank​)研发出的增强型内置Flash的RISC(ReducedInstructionSetCPU)精简指令集高速8位单片机。AVR的单片机可以广泛应用于计算机外部设备、工业实时控制、仪器仪表、通讯设备、家用电器等各个领域。1997年，由Atmel公司挪威(​http:​/​​/​baike.so.com​/​doc​/​5272744-5506731.html"\t"_blank​)设计中心的A先生和V先生，利用Atmel公司的Flash新技术，共同研发出RISC精简指令集高速8位单片机，简称AVR。【RS232】RS-232接口符合美国电子工业联盟(​http:​/​​/​baike.baidu.com​/​view​/​11769245.htm"\t"_blank​)（EIA）制定的串行数据通信的接口 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ，原始编号全称是EIA-RS-232（简称232，RS232）。它被广泛用于计算机串行接口(​http:​/​​/​baike.baidu.com​/​view​/​161117.htm"\t"_blank​)外设连接。连接电缆(​http:​/​​/​baike.baidu.com​/​view​/​327800.htm"\t"_blank​)和机械(​http:​/​​/​baike.baidu.com​/​subview​/​15257​/​10187182.htm"\t"_blank​)、电气特性(​http:​/​​/​baike.baidu.com​/​view​/​884393.htm"\t"_blank​)、信号功能(​http:​/​​/​baike.baidu.com​/​view​/​587727.htm"\t"_blank​)及传送(​http:​/​​/​baike.baidu.com​/​view​/​161354.htm"\t"_blank​)过程。【RS485】采用差分信号负逻辑，逻辑"0”以两线间的电压差为+(2~6)V表示；逻辑"1"以两线间的电压差为-(2~6)V表示。接口信号电平比RS-232-C降低了，就不易损坏接口电路的芯片，且该电平与TTL电平(​http:​/​​/​baike.baidu.com​/​view​/​1051553.htm"\t"_blank​)兼容，可方便与TTL电路(​http:​/​​/​baike.baidu.com​/​view​/​665195.htm"\t"_blank​)连接【牛头】X射线摄影系统中对机架运动部分进行控制的控制端。【远程控制盒】X射线射线系统中对机架运动部分进行远程操作、曝光、系统开关机的控制端。【高压发生装置】该装置是产生和控制X射线辐射所有部件的组成，包含X射线管组件与其相连的高压发生器。高压发生器在X射线发生装置中，控制和产生馈供X射线管电能的所有部件组合，由高压变压器组件和控制器组成。1.4参考资料《2013-2018年中国DR设备市场分析及发展趋势研究预测报告》YY/T0106-2008医用诊断X射线机通用技术条件YY/T0291-2007医用X射线设备环境要求及试验方法YY/T0741-2009数字化医用X射线摄影系统专用技术条件YY/T1099-2007医用X射线设备包装、运输和贮存YY0505-2012医用电气设备第1-2部分安全通用要求并列标准电磁兼容-要求和试验GB9706.1-2007医用电气设备第一部分：安全通用要求GB9706.3-2000医用电气设备第二部分：诊断X射线发生装置的高压发生器安全专用要求GB9706.11-1997医用电气设备第二部分：医用诊断X射线源组件和X射线管组件安全专用要求GB9706.12-1997医用电气设备第一部分：安全通用要求三.并列标准：诊断X射线设备辐射防护通用要求GB9706.14-1997医用电气设备第2部分：X射线设备附属设备安全专用要求GB9706.15-2008医用电气设备第一部分：安全通用要求1.并列标准：医用电气系统安全要求GB/T10149-1988医用X射线设备术语和符号GB10151医用X射线设备高压电缆插头、插座技术条件《STM32F2xx标准外围设备库》《STM32F2xx参考手册》2.总体设计2.1需求规定运动控制系统：表2-1工作模式运动系统功能实现输入类型输入项目功能实现功能性能要求牛头通信控制U型臂上升指令机架U型臂上升运动动作执行响应时间不超过500msU型臂下降指令机架U型臂下降运动SID增大指令牛头远离探测器组件方向运动动作执行响应时间不超过500msSID减小指令牛头靠近探测器组件方向运动U型臂顺时针旋转指令机架U型臂顺时针方向运动1、动作执行响应时间不超过500ms2、运动到90°附近减速放慢，放慢角度±3°3、运动到0°附近减速放慢，放慢角度±3°U型臂逆时针旋转指令机架U型臂逆时针方向运动一键垂直运动指令机架U型臂旋转到垂直方向动作执行响应时间不超过500ms一键水平运动指令机架U型臂旋转到水平方向4个一键位运动指令机架U型臂运动到预先保存的位置1、动作执行响应时间不超过500ms2、一键位运动到位时间不超过20S3、一键位每个方向到位误差在±2mm运动锁指令运动系统的解锁与锁定动作执行响应时间不超过500ms电位器U型臂升降电位器信号U型臂高度测量测量值与实际相差±10mmSID电位器信号SID测量测量值与实际相差±10mmU型臂旋转电位器信号U型臂旋转角度测量测量值与实际相差±3°限位开关U型臂上升最高点限位开关信号U型臂最高点保护最高点保护位为调试模式下设置的限位值，即软件保护，此处防止软件保护出现问题。U型臂下降最高点限位开关信号U型臂最低点保护最低点保护位为调试模式下设置的限位值，即软件保护，此处防止软件保护出现问题。SID最远端限位开关信号牛头远离探测器组件最远端保护最远端保护位为调试模式下设置限位值，即软件保护，此处防止软件保护出现问题。SID最近端限位开关信号牛头靠近探测器组件最近端保护最近端保护位为调试模式下设置限位值，即软件保护，此处防止软件保护出现问题。U型臂旋转最大角度限位开关信号U型臂旋转最大角度保护最大角度是120°，此处防止软件保护出现问题。U型臂旋转最小角度限位开关信号U型臂旋转最小角度保护最小角度是-30°，此处防止软件保护出现问题。红外保护开关U型臂红外保护信号运动系统进入保护模式，运动系统停止运动，运动系统被锁住。运动系统在任何运动状态下都立刻停止，并锁住运动系统。表2-2调试模式运动系统功能实现输入类型输入项目功能实现功能性能要求牛头通信控制U型臂上升指令机架U型臂上升运动电位器增大U型臂下降指令机架U型臂下降运动电位器减小SID增大指令牛头远离探测器组件方向运动电位器增大SID减小指令牛头靠近探测器组件方向运动电位器减小U型臂顺时针旋转指令机架U型臂顺时针方向运动电位器增大，角度变大U型臂逆时针旋转指令机架U型臂逆时针方向运动电位器减小，角度减小老练模式机架进入老练模式每个运动方向从最下端运动到最大端数据保存保存设置完成的数据将设置好的数据保存到运动系统的存储器中电位器U型臂升降电位器信号U型臂高度测量测量值与实际相差±10mmSID电位器信号SID测量测量值与实际相差±10mmU型臂旋转电位器信号U型臂旋转角度测量测量值与实际相差±3°限位开关U型臂上升最高点限位开关信号U型臂最高点保护开关触发，立即停止运动U型臂下降最高点限位开关信号U型臂最低点保护开关触发，立即停止运动SID最远端限位开关信号牛头远离探测器组件最远端保护开关触发，立即停止运动SID最近端限位开关信号牛头靠近探测器组件最近端保护开关触发，立即停止运动U型臂旋转最大角度限位开关信号U型臂旋转最大角度保护开关触发，立即停止运动U型臂旋转最小角度限位开关信号U型臂旋转最小角度保护开关触发，立即停止运动表2-3一键位保存模式功能实现输入类型输入项目功能实现功能性能要求牛头通信控制U型臂上升指令机架U型臂上升运动动作执行响应时间不超过500msU型臂下降指令机架U型臂下降运动SID增大指令牛头远离探测器组件方向运动动作执行响应时间不超过500msSID减小指令牛头靠近探测器组件方向运动U型臂顺时针旋转指令机架U型臂顺时针方向运动1、动作执行响应时间不超过500ms2、运动到90°附近减速放慢，放慢角度±3°3、运动到0°附近减速放慢，放慢角度±3°U型臂逆时针旋转指令机架U型臂逆时针方向运动一键垂直运动指令机架U型臂旋转到垂直方向动作执行响应时间不超过500ms一键水平运动指令机架U型臂旋转到水平方向4个一键位保存指令将当前运动位数据保存到存储器指定位置4个一键保存位保存不同的位置信息。电位器U型臂升降电位器信号U型臂高度测量测量值与实际相差±10mmSID电位器信号SID测量测量值与实际相差±10mmU型臂旋转电位器信号U型臂旋转角度测量测量值与实际相差±3°限位开关U型臂上升最高点限位开关信号U型臂最高点保护最高点保护位为调试模式下设置的限位值，即软件保护，此处防止软件保护出现问题。U型臂下降最高点限位开关信号U型臂最低点保护最低点保护位为调试模式下设置的限位值，即软件保护，此处防止软件保护出现问题。SID最远端限位开关信号牛头远离探测器组件最远端保护最远端保护位为调试模式下设置限位值，即软件保护，此处防止软件保护出现问题。SID最近端限位开关信号牛头靠近探测器组件最近端保护最近端保护位为调试模式下设置限位值，即软件保护，此处防止软件保护出现问题。U型臂旋转最大角度限位开关信号U型臂旋转最大角度保护最大角度是120°，此处防止软件保护出现问题。U型臂旋转最小角度限位开关信号U型臂旋转最小角度保护最小角度是-30°，此处防止软件保护出现问题。牛头控制系统：表2-4牛头控制系统工作界面功能实现输入类型输入项目功能实现功能性能要求运动系统通信U型臂高度参数显示U型臂高度信息数据位为十六进制整数，占两个字节大小，首字节为高位，单位是mm。U型臂SID参数显示U型臂SID信息数据位为十六进制整数，占两个字节大小，首字节为高位，单位是mm。U型臂角度参数显示U型臂角度信息0到255，正角度0~199，负角度200~255。运动系统状态显示运动系统状态单方向运动状态、一键运动状态运动系统工作模式判断运动系统工作模式具体模式见通信协议运动系统锁状态显示运动系统状态具体状态见通信协议远程控制系统通信射线参数显示KV、mAs、mA、ms、Density具体见高压发生器通信协议显示高压发生器模式状态mAs模式、Time模式、AEC模式、大焦点、小焦点、Hu值具体见高压发生器通信协议一键胸片1M位指令运动系统运动到保存好的1M胸片位1、触控屏运动时切换成1M胸片位指示图片，图片随牛头方向改变而改变、触控屏对应按键反显、远程控制盒对应灯亮、全彩LED亮蓝色；2、运动停止时切换回工作界面、触控屏对应按键恢复正常、远程控制盒对应按键灯灭，全彩LED灭。一键胸片1M5位指令运动系统运动到保存好的1M5胸片位1、触控屏运动时切换成1M5胸片位指示图片，图片随牛头方向改变而改变、触控屏对应按键反显、远程控制盒对应灯亮、全彩LED亮蓝色；2、运动停止时切换回工作界面、触控屏对应按键恢复正常、远程控制盒对应按键灯灭，全彩LED灭。一键胸片1M8位指令运动系统运动到保存好的1M8胸片位1、触控屏运动时切换成1M8胸片位指示图片，图片随牛头方向改变而改变、触控屏对应按键反显、远程控制盒对应灯亮，全彩LED亮蓝色；2、运动停止时切换回工作界面、触控屏对应按键恢复正常、远程控制盒对应按键灯灭，全彩LED灭。一键床位1M位指令运动系统运动到保存好1M床位1、触控屏运动时切换成1M床位指示图片，图片随牛头方向改变而改变、触控屏对应按键反显、远程控制盒对应灯亮、全彩LED亮蓝色。；2、运动停止时切换回工作界面、触控屏对应按键恢复正常、远程控制盒对应按键灯灭，全彩LED灭。U型臂上升指令U型臂向上运动运动时，远程控制盒上升按键灯亮，全彩LED亮蓝色。；停止时，远程控制盒上升按键灭，全彩LED灭。全彩LED亮蓝色。U型臂下降指令U型臂向下运动运动时，远程控制盒下降按键灯亮；停止时，远程控制盒下降按键灭。运动锁指令运动上锁与解锁运动锁住时，运动系统不动作、触控屏对应图片反显、远程控制盒对应按键灯亮。运动解锁时，运动系统动作、触控屏对应图片恢复正常，远程控制盒对应按键灯灭。触控屏一键胸片1M位运动系统运动到保存好的1M胸片位1、触控屏运动时切换成1M胸片位指示图片，图片随牛头方向改变而改变、触控屏对应按键反显、远程控制盒对应灯亮；2、运动停止时切换回工作界面、触控屏对应按键恢复正常、远程控制盒对应按键灯灭。一键胸片1M5位运动系统运动到保存好的1M5胸片位1、触控屏运动时切换成1M5胸片位指示图片，图片随牛头方向改变而改变、触控屏对应按键反显、远程控制盒对应灯亮；2、运动停止时切换回工作界面、触控屏对应按键恢复正常、远程控制盒对应按键灯灭。一键胸片1M8位运动系统运动到保存好的1M8胸片位1、触控屏运动时切换成1M8胸片位指示图片，图片随牛头方向改变而改变、触控屏对应按键反显、远程控制盒对应灯亮；2、运动停止时切换回工作界面、触控屏对应按键恢复正常、远程控制盒对应按键灯灭。一键床位1M位运动系统运动到保存好1M床位1、触控屏运动时切换成1M床位指示图片，图片随牛头方向改变而改变、触控屏对应按键反显、远程控制盒对应灯亮；2、运动停止时切换回工作界面、触控屏对应按键恢复正常、远程控制盒对应按键灯灭。运动锁触控位运动系统锁，反显时，运动系统被锁住，正常时运动系统正常动作。运动锁住时，运动系统不动作、触控屏对应图片反显、远程控制盒对应按键灯亮。运动解锁时，运动系统动作、触控屏对应图片恢复正常，远程控制盒对应按键灯灭。KV调节KV+、KV-具体见高压发生器通信协议mAs调节mAs+、mAs-mA调节mA+、mA-Ms调节Ms+、Ms-Density调节Density+、Density-小焦点设置大焦点设置MAS模式设置Time模式设置AEC设置AEC场增强器选择设置按键进入不同模式入口进入每种模式前需要输入密码，调试模式密码“123456”、老练模式密码“234567”、保存模式密码“345678”、配置模式密码“987654”。实体按键U型臂上升按键U型臂向上运动运动时，远程控制盒上升按键灯亮、全彩LED亮蓝色；停止时，远程控制盒上升按键灭。U型臂下降按键U型臂向下运动运动时，远程控制盒下降按键灯亮、全彩LED亮蓝色；停止时，远程控制盒下降按键灭。U型臂SID增大按键牛头远离探测器组件方向运动按键持续按下有效。运动时全彩LED亮蓝色。U型臂SID减小按键牛头靠近探测器组件方向运动按键持续按下有效。运动时全彩LED亮蓝色。U型臂顺时针旋转按键U型臂顺时针方向运动按键持续按下有效。运动时全彩LED亮蓝色。U型臂逆时针旋转按键U型臂逆时针方向运动按键持续按下有效。运动时全彩LED亮蓝色。一键水平位按键U型臂运动到水平位置按键按下，运动系统开始动作，全彩LED亮蓝色，U型臂运动到90°时停止运动。在此期间按键按下，U型臂停止运动。一键垂直位按键U型臂运动到垂直位置按键按下，运动系统开始动作，全彩LED亮蓝色，U臂运动到0°时停止运动。在此期间按键按下，U型臂停止运动。表2-5牛头调试界面功能实现输入类型输入项目功能实现功能性能要求运动系统通信U型臂升降方向AD值。显示垂直方向AD值。数据位为两个字节，数据范围0~4096。U型臂SID的AD值。显示水平方向AD值。数据位为两个字节，数据范围0~4096。U型臂旋转方向AD值。显示旋转方向AD值。数据位为两个字节，数据范围0~4096。触控屏U型臂升降功能。U型臂升、降运动。运动到限位开关处停止运动。U型臂最高点值设置。U型臂最高点值加、减调节。为调试方便，默认高度为1700mm，单次变量改变值为1mm。U型臂最高点值保存。将设置完成的值保存到运动系统的存储器中有保存记录。U型臂最低点值设置。U型臂最低点值加、减调节。为调试方便，默认高度为450mm，单次变量改变值为1mm。U型臂最低点值保存。将设置完成的值保存到运动系统的存储器中。有保存记录。U型臂SID运动。U型臂SID增大、减小方向运动。运动到限位开关处停止运动。U型臂SID最大值设置。U型臂SID值加、减调节。为调试方便，默认高度为1800mm，单次变量改变值为1mm。U型臂SID最大值保存。将设置完成的值保存到运动系统的存储器中。有保存记录。U型臂SID最小值设置。U型臂SID值加、减调节为调试方便，默认高度为1000mm，单次变量改变值为1mm。U型臂SID最小值保存。将设置完成的值保存到运动系统的存储器中。有保存记录。U型臂旋转运动U型臂顺时针、逆时针方向运动。运动到限位开关处停止运动。U型臂旋转到90°保存。将设置完成的值保存到运动系统的存储器中。有保存记录。U型臂旋转到0°保存。将设置完成的值保存到运动系统的存储器中。有保存记录表2-6牛头一键设置功能实现输入类型输入项目功能实现功能性能要求运动系统通信U型臂高度参数显示U型臂高度值与实际高度误差在±10mmU型臂SID参数显示U型臂SID值与实际SID误差在±10mmU型臂角度参数显示U型角度度值与实际角度误差在±3°触控屏U型臂升降调整功能。U型臂升、降运动。U型臂SID调整功能。U型臂SID水平运动。U型臂角度调整功能。U型臂顺时针、逆时针运动。4个一键位保存。4个一键位保存位置调整。每个一键位有对应的提示图片。表2-7牛头老化模式功能实现输入类型输入项目功能实现功能性能要求运动系统通信U型臂高度参数显示U型臂高度值与实际高度误差在±10mmU型臂SID参数显示U型臂SID值与实际SID误差在±10mmU型臂角度参数显示U型角度度值与实际角度误差在±3°触控屏启动功能开启设备老化模式。停止功能关闭设备老化模式。退出退出老化界面回到工作界面。表2-8牛头保存界面功能实现输入类型输入项目功能实现功能性能要求运动系统通信U型臂高度参数显示U型臂高度值与实际高度误差在±10mmU型臂SID参数显示U型臂SID值与实际SID误差在±10mmU型臂角度参数显示U型角度度值与实际角度误差在±3°触控屏设备开机总时间显示设备开机总时间作为开机运行记录。最小显示单位为小时。保存功能保存设置完成的数据。有操作记录恢复功能恢复上次记录的数据。有操作记录表2-9牛头配置界面功能实现输入类型输入项目功能实现功能性能要求触控屏机型配置配置机型完成机型配置及对应机型束光器的配置。AEC配置配置AEC功能远程控制系统：表2-10远程控制系统功能实现输入类型输入项目功能实现功能性能要求牛头控制系统通信运动系统参数。转发到工作站。转发数据包括：U型臂高度值、SID、U型臂角度值。高压发生设置命令。转发到高压发生器。转发命令包括：高压发生器参数设置命令、模式设置命令。运动系统一键运动状态。远程控制系统显示一键运动状态。做一键运动时，对应的一键按键灯亮。运动系统U型臂升降运动状态。远程控制系统显示U型臂升降状态。U型臂升降时，对应指示灯亮。运动系统运动锁状态。远程控制系统显示运动锁状态。运动锁住时，运动锁按键灯亮。高压发生装置通信射线参数。转发到牛头和工作站。高压发生器状态、报错信息。转发到牛头和工作站。系统发生错气时，红灯亮，牛头处显示错误代码。工作站通信高压发生装置命令。转发到高压发生器。转发命令包括：高压发生器参数设置命令、模式设置命令。实体按键系统开机按键系统开机系统开机时，按键亮绿色灯。系统关键按键系统关机整个系统直接断电。一键胸片1M位运动系统一键1M运动。运动时，一键1M位按键灯亮，停止时按键灯灭。一键胸片1M5位运动系统一键1M5运动。运动时，一键1M5位按键灯亮，停止时按键灯灭。一键胸片1M8位运动系统一键1M8运动。运动时，一键1M8位按键灯亮，停止时按键灯灭。一键床位1M位运动系统一键床位1M运动。运动时，一键1M床位按键灯亮，停止时按键灯灭。U型臂上升按键U型臂上升运动。按键按下时，U型臂执动作，按键灯亮。U型臂下降按键U型臂下降运动。按键按下时，U型臂执动作，按键灯亮。运动锁按键运动解锁与锁住。按键按下，按键灯亮，运动锁住，运动系统无法运动。按键按下灯灭，按键灯灭，运动系统解锁。曝光手闸手闸一档按下通知高压发生装置准备曝光。等待反馈信号，准备完成后，曝光准备灯（绿色），若发生错误则错误警示灯亮（红色）。手闸一档二挡同时按下通知高压发生装置开始曝光。等待反馈信号，曝光完成后，曝光完成灯亮（黄色），若发生错误则错误警示灯亮（红色）。2.2运行环境本软件基于以下硬件环境和软件环境运行。硬件环境要求：软件运行平台：STM32F207系列、AVR系列单片机通信芯片：MAX232、ADM2490E、VP230存储芯片：24LC16B显示操作：触控屏、按键软件环境要求：无开发语言：C语言开发环境：MDK-ARMProfessionalVersion:5.15.0调试软件：串口调试助手2.3基本设计概念和处理流程运动控制系统：运动控制系统程序可以主要分为几个大的功能模块：工作模式下单方向运动程序模块、调试模式下单方向运动程序模块、一键位运动程序模块。运动控制盒处理过程见下图。图2-1工作模式下单方向运动流程图​���接收到单方向运动指令读取电位器的值当前位置是否超过限位值控制电机，执行单方向运动检测到限位开关信号收到停止运动指令停止运动运动解锁状态靠近限位点减速运动是是否否否是否是否​图2-2调试模式下单方向运动流程图​���接收到单方向运动指令控制电机，执行单方向运动检测到限位开关信号收到停止运动指令停止运动是运动锁解锁状态否是否是否​图2-3一键运动流程图​���一键运动指令从存储器中读取保存的一键位置信息运动锁解锁状态控制电机运动与存储位置信息一致读取每个方向位置信息当前位置信息与存储位置信息在误差范围内的方向停止运动，并置标志位。每个方向都完成运动停止运动，发送标志位到牛头控制系统是否否是否是​牛头控制系统：牛头控制系统程序可以分为几大功能模块：触控屏程序处理部分、单方向运动控制流程、一键运动控制流程、全彩LED的控制模块、曝光控制模块，具体过程见如下流程图。触控屏程序主要分为读取触控值程序和显示数据程序。读取触控值流程见图2-4,显示数据流程见图2-5。图2-4读取触控值流程图图2-5显示数据流程全彩LED控制如图2-6所示。图2-6全彩LED控制流程​���开始定时器初始化RGB三路PWM控制通道初始化根据色卡填写要显示颜色的值(PWM占空比值)变化颜色？结束控制配置PWM定时器及输出方式YN​单方向向下运动流程图见图2-7所示：图2-7单方向运动流程图​���运动系统控制向上运动键按下？YN发送向下运动指令按键松开？发送停止运动指令单方向运动结束NY​单方向垂直向上、单方向水平向左、单方向水平向右、单方向顺时针运动、单方向逆时针运动流程类似。一键床位如图2-8所示：图2-8一键床位流程图​���运动系统控制一键床位1M键按下？牛头发送一键床位1M运动指令运动系统返回开始运动指令？牛头液晶屏切换1M位运动图片，1M键位反显运动锁开启？运动系统开始运动收到停止运动指令牛头液晶屏切换正常界面，1M键位正常显示一键位运动结束NYNYNYYN​一键胸片1M位、一键胸片1M5位，一键胸片1M8位流程类似一键1M床位。mAs方式曝光流程如图2-9所示：图2-9mAs方式曝光流程​���mAs方式曝光开始调节KV、MAS参数手开关一档按下CONPREP_ISO为低电平，高压发生装置准备曝光接收到高压发生装置准备曝光信号控制盒绿灯亮，等待手开关二挡按下手开关二档按下CONXRAY_ISO为低电平，高压发生装置开始曝光高压发生装置发送开始曝光信号控制盒绿灯灭，黄灯亮曝光过程出错？控制盒黄灯灭，发出曝光完成提示声超过10秒跳出曝光高压发生装置完成曝光信号报警指示灯亮，显示报警信息mAs方式曝光结束NYNYNYNNYYNNY​Time方式曝光流程类似。AEC方式曝光流程类似。远程控制盒：远程控制盒主要是运动系统控制，运动系统控制主要分为两个部分：单方向运动控制（升降运动）、一键方向控制。一键方向控制盒单方向运动控制流程类似。如图2-10所示。图2-10远程控制盒单方向控制流程图​���单方向运动按键按下按键松开?延时消抖发送单方向运动命令到牛头控制系统单方向运动开始？运动系统停止运动，按键指示灯灭按键指示灯亮是是否​2.4结构图2-11运动控制系统结构图图2-12牛头控制系统结构图图2-13远程控制系统结构图2.5功能需求与程序的关系表2-11运动控制系统：垂直方向运动控制程序水平方向运动控制程序旋转方向运动控制程序一键运动控制程序数据存储程序数据读取程序ADC采集程序限位开关信号采集程序保护信号读取程序通信信号读取及解析程序U型臂垂直方向向上运动√√√√√U型臂垂直方向向下运动√√√√√U型臂水平向左运动√√√√√U型臂水平向右运动√√√√√U型臂顺时针旋转√√√√√U型臂逆时针旋转√√√√√一键胸片1M位运动√√√√√√√√√一键胸片1M5位运动√√√√√√√√√一键胸片1M8位运动√√√√√√√√√一键床位1M位运动√√√√√√√√√数据存储√老练√√√√√√√表2-12牛头控制系统：触控屏触控信息检测程序触控屏信息显示程序实体按键检测程序运动通信检测与控制程序远程控制盒通信与控制程序配置信息保存程序工作模式√√√√√调试模式√√√√数据保存模式√√√老练模式√√表2-13远程控制系统：实体按键检测程序牛头控制系统通信程序高压发生装置通信程序工作站系统通信程序曝光手闸信号采集程序指示灯控制程序一键胸片1M位运动√√一键胸片1M5位运动√√一键胸片1M8位运动√√一键床片1M位运动√√运动锁√√U型臂上升√√U型臂下降√√数据转发√√√曝光√√2.6人工处理过程本系统正常工作前必须对运动系统进行校正，四个一键位位置保存。必须设置高压发生器的球管参数文件以及球管校正工作。2.7尚未问决的问题无。3.接口设计3.1用户接口3.1.1键盘管理结构：远程控制系统共有10个按键和一个曝光手闸。牛头控制系统处有9个实体按键。远程控制台按键功能：1个电源开键；1个电源关键；1个急停按钮键；1个一键1M胸片位键；1个一键1M5胸片床位键；1个一键1M8胸片位键；1个一键1M床位键；1个运动控制锁键；1个U型臂上升键；1个U型臂下降键；牛头按键功能：1个急停按钮键；1个U型臂上升键；1个U型臂下降键；1个U型臂左旋键；1个U型臂右旋键；1个U型臂水平左移键；1个U型臂水平右移键；1个一键水平位键；1个一键垂直位键；3.1.2触控屏管理结构：9.7寸四线电容式触摸屏。摄影功能：十个加减控制键（在不同曝光模式下，加减键数量不同），设置合适的工作参数；两个大小焦点切换按键；三个AEC场选择按键（仅在AEC模式有效）。运动系统功能：一个一键1M胸片位键；一个一键1M5胸片位键；一个一键1M8床位键；一个一键1M床位键；一个运动锁键；调试功能：一个设置按键，可以进入调试功能。数据保存功能：一个设置按键，可以进入数据保存功能。老练功能：一个设置按键，可以进入数据保存功能。3.2外部接口3.2.1通讯接口结构：采用MAX232，ADM2490E。功能：MCU间进行通讯、高压发生装置通讯、工作站通讯。通信参数设置：波特率19200数据位8位停止位1位校验奇校验3.2.2高压发生装置通讯接口高压发生装置通讯接口：1、结构：RJ45接口；2、接口功能：RXDA2：RS232接收数据端。TXDA2：RS232发送数据端。CONPREP_ISO:准备曝光，‘0’为有效电平。CONXRAY_ISO:开始曝光，‘0’为有效电平。PON_ISO：开机，‘0’为有效电平。PDWN_ISO:关机，‘0’为有效电平。GND_ISO:等势地VCC_ISO;电源3.3内部接口运动控制系统：3个用于电机控制接口、3个用于电位器值接收接口、6个限位开关信号检测接口。牛头控制系统：用于管理键盘、触控屏接口。远程控制系统：用于键盘管理。4.运行设计4.1运行模块组合运动控制系统：控制机架运动。牛头控制系统：系统分为射线控制部分和运动控制部分。射线控制系统分为MAS,TIME,AEC三种运行模式。运动控制分为一键控制和单方向控制。远程控制系统：运动系统控制、数据和命令转发。4.2运行控制整个系统中，系统运行主要靠牛头控制系统和远程控制系统进行操作。牛头控制系统主要用于控制运动系统的运动和高压发生器曝光方式以及射线参数的调节。牛头控制器面板说明见图4-1：图4-1牛头控制面板说明表4-1按键标识以及功能序号图标按键功能4SID减小3SID增大2U臂下降1U臂上升8一键垂直7一键水平6U臂顺时针旋转5U臂逆时针旋转图4-2工作界面表4-2工作界面标识按键编号图标按键功能1/2KV+/KV-3/4MAS+/MAS-5/6MA+/MA-7/8MS+/MS-9/10Density+/Density-11设置12MAS模式13小焦点14Time模式15大焦点16AEC模式17AEC场选择18一键水平（SID=1.0米）19一键垂直（SID=1.0米）20一键水平（SID=1.5米）21运动锁22一键水平（SID=1.8米）23自动视野4.2.1mAs摄影模式按，进入mAs方式摄影。通过增大键和减小键对“KV”进行设置。通过增大键和减小键对“mAs”进行设置。摄影参数设置完成后，按下手开关一档，当远程控制盒绿灯亮以后，表示设备准备完成进入曝光状态。此时如果松开手开关一档则取消准备状态停止曝光，如果在10秒内没有按下手开关二挡，则取消准备状态停止曝光。如开始摄影，按下手开关二挡不松开，当黄色指示灯亮，蜂鸣器响一声，曝光完成，摄影结束，松开手开关。4.2.2Time摄影模式按,进入Time方式摄影，通过增大键和减小键对“KV”进行设置。通过增大键和减小键对“mA”进行设置。通过增大键和减小键对“ms”进行设置。摄影参数设置完成后，按下手开关一档，当远程控制盒绿灯亮以后，表示设备准备完成进入曝光状态。此时如果松开手开关一档则取消准备状态停止曝光，如果在10秒内没有按下手开关二挡，则取消准备状态停止曝光。如开始摄影，按下手开关二挡不松开，当黄色指示灯亮，蜂鸣器响一声，曝光完成，摄影结束，松开手开关。4.2.3AEC摄影模式按，进入AEC方式摄影，通过增大键和减小键对“KV”进行设置。根据不同的探头，远程AEC探测器区域，通过与“DEN”想对应的增大键和减小键确定摄影相应的密度值。摄影参数设置完成后，按下手开关一档，当远程控制盒绿灯亮以后，表示设备准备完成进入曝光状态。此时如果松开手开关一档则取消准备状态停止曝光，如果在10秒内没有按下手开关二挡，则取消准备状态停止曝光。如开始摄影，按下手开关二挡不松开，当黄色指示灯亮，蜂鸣器响一声，曝光完成，摄影结束，松开手开关。注意：1）有7种选择，使用时，应选择病人遮挡的探测区域。2）DEN有11种选择（-5~+5）。4.2.4一键胸片1M位运动按下键，运动系统开始做一键位运动。按钮变暗，液晶屏切换一键胸片1M位图片。并且实时显示运动参数。SID显示的是探测器组件接收面中心点到X射线管焦点的距离。Tube显示的是主机架U型臂旋转角度。Height显示的是U型臂垂直方向距地面高度。当运动到一键位指定位置后，运动系统停止运动。液晶屏恢复为正常工作界面。图4-3一键胸片1M位界面4.2.5一键胸片1M5位运动按下键，运动系统开始做一键位运动。按钮变暗，液晶屏切换一键胸片1M5位图片。并且实时显示运动参数。SID显示的是探测器组件接收面中心点到X射线管焦点的距离。Tube显示的是主机架U型臂旋转角度。Height显示的是U型臂垂直方向距地面高度。当运动到一键位指定位置后，运动系统停止运动。液晶屏恢复为正常工作界面。图4-4一键胸片1M5位界面4.2.6一键胸片1M8位运动按下键，运动系统开始做一键位运动。按钮变暗，液晶屏切换一键胸片1M8位图片。并且实时显示运动参数。SID显示的是探测器组件接收面中心点到X射线管焦点的距离。Tube显示的是主机架U型臂旋转角度。Height显示的是U型臂垂直方向距地面高度。当运动到一键位指定位置后，运动系统停止运动。液晶屏恢复为正常工作界面。图4-5一键胸片1M8位界面4.2.7一键床片1M位运动按下键，运动系统开始做一键位运动。按钮变暗，液晶屏切换一键床片1M位图片。并且实时显示运动参数。SID显示的是探测器组件接收面中心点到X射线管焦点的距离。Tube显示的是主机架U型臂旋转角度。Height显示的是U型臂垂直方向距地面高度。当运动到一键位指定位置后，运动系统停止运动。液晶屏恢复为正常工作界面。图4-6一键床位1M位界面4.2.8运动系统校正按键，进入运动系统校正模式，首先输入密码，密码为“123456”。首先根据提示校正U型臂垂直方向，根据实际测量高度设置最高点和最低点并保持。设置完成后进入下一页，进入SID和Angle设置界面。同样方法校正SID和Angle。图4-7FID校正图4-8SID、Angle校正4.2.9一键位保存界面根据4个一键位提示图片调整U型臂机架的位置，位置调整完成以后保存当前位置信息。图4-9一键床位1M位图片图4-10一键胸片1M位图片图4-11一键胸片1M5位图片图4-12一键胸片1M8位图片图4-13一键设置界面校正完成后，退出设置界面，进入界面保存设置界面，点“保存”按钮，保存设置完成的数据。然后退出“保存界面”，断电重启。图4-14保存界面4.2.10老练模式按键，进入老化界面，首先输入密码，密码为“345678”。按下“启动”按钮，运动系统进入老练模式。按下“停止”设备停止老练模式。按下“退出”后，进入工作界面。图4-15老练模式界面4.3运行时间本软件针对不同的功能，对响应的时间要求也不同，对应摄影系统曝光时的响应时间要求最为严格，要求摄影系统曝光过程中单条数据反馈时间不得高于3ms。对摄影系统进行参数设置和模式切换时，摄影系统响应时间控制在20ms以下。运动系统操作的响应时间要稍微长些，动作响应时间在500ms左右。系统中所有数据转换时间控制在10ms以内，传送时间控制在20ms以内。不允许摄影系统有两个功能同时进行操作，必须等一个功能操作完毕后，才能操作下一个功能。5.系统数据结构设计5.1逻辑结构设计要点表5-1运动系统与牛头系统间通信指令架构：序号数据含义命令（默认为十进制）备注1table[0]数据头10xaa该命令为十六进制2table[1]数据头20xaa该命令为十六进制3table[2]模式1:正常工作模式2：调试模式3：老化模式4：数据保存模式5：警告模式切换运动系统工作模式4table[3]指令模式详见各模式下指令表即1.2、1.3、1.4、1.5、1.6切换指令模式5table[4]指令详见各模式下指令即1.2、1.3、1.4、1.5、1.6具体运动指令6table[5]详见各模式下指令即1.2、1.3、1.4、1.5、1.61、正常模式下为全功能拼接运动位置数据12、调试模式下配置机型7table[6]详见各模式下指令即1.2、1.3、1.4、1.5、1.61、正常模式下为全功能拼接运动位置数据2，2、调试模式下配置安装模式8table[7]Hold锁0：解锁1：锁定整机运动锁定9table[8]自动跟随0：关闭自动跟随1：开启自动跟随10table[9]保留11table[10]数据尾0x03该命令为十六进制12table[11]校验Sum加和校验牛头控制系统与远程控制系统通信指令架构：形式：字符串格式：Y（yun）X（Direction）XXXX（具体值）帧头：YX?内容：S:sidB:BuckyheightH:BUCKheightT:tubeangleD:detectorangleX:悬吊X方向Y:悬吊Y方向Z:悬吊Z方向E:报错具体值：01（正）02（负）具体数值是3132远程控制系统与高压发生装置通信指令架构：单条命令：<命令><数据><03H><校验和>连续命令：<命令><数据><20H><命令><数据><03H><校验和>牛头控制系统核心控制板与液晶屏通信指令架构：触控屏串口数据帧由5个数据块组成，如下表所述：表5-2触控屏通信协议数据块12345定义帧头数据长度指令数据指令和数据的CRC校验数据长度211N2说明CONFIG.TXT配置文件的R3:RA定义数据长度包括指令、数据和校验0x80-0x84CONFIG.TXT配置文件的R2.4决定是否启用举例5AA5058100102024备注：CRC校验不包括帧头和数据长度，近针对指令和数据，采用ANSICRC-16(X16+X15+X2+1)格式。5.2物理结构设计要点这个系统通信采用RS232通信和RS485通信方式。本系统主要控制器件为运动控制系统、牛头控制系统、远程控制系统、高压发生装置，运动控制系统主要作用是控制机架进行运动，牛头控制系统主要控制运动系统和调节高压发生装置产生，高压发生装置主要作用是产生射线。牛头设置高压相关参数时通过远程控制盒进行中转解析，曝光时是由远程控制盒与高压发生装置通信，远程控制盒将高压发生装置反馈信息发送给牛头和工作站。系统运动时，由牛头发出命令给运动控制系统。在远程控制盒上控制运动系统时，通过牛头解析运动命令后由牛头发出命令控制运动系统运动。5.3数据结构与程序的关系射线控制系统：MAS方式下：首先对高压发生装置设置“KV”和“mAs”值，设置完成后在远程控制端通过手开关进行曝光。mA.s方式下：首先对高压发生装置设置“KV”、“mA”和“ms”，设置完成后再远程控制端通过手开关进行曝光。AEC方式下：首先对高压发生装置设置“KV”，然后选择AEC探测区域，通过DEN选择曝光亮度补偿，设置完成后再远程控制端通过手开关进行曝光。运动控制系统：通过牛头液晶屏界面和远程控制盒可以控制运动系统进行一键胸片1M位，一键胸片1M5位，一键胸片1M8位、一键1M床位控制，可以对运动系统进行锁定和解锁。通过牛头上面的实体按键可以对运动系统进行垂直上升、垂直下降、水平左移、水平右移，顺时针旋转、逆时针旋转、一键水平运动和一键垂直运动。液晶屏可以实时显示垂直高度，球管距平板水平距离，已经球管角度。6.系统出错处理设计6.1出错信息整个系统中，软件主要故障是通信的中断，包括运动系统与牛头的通信，远程控制盒与牛头的通信。硬件故障主要存在高压发生装置，当高压发生装置报错时，有对应的报错代码。表6-1牛头故障处理报错条件现象导致结果运动和牛头通信中断通信中断30秒以上蜂鸣器持续报警。运动系统无法运动。高压发生器无法正常曝光。远程控制盒和牛头通信中断通信中断30秒以上蜂鸣器间断报警，间隔10S。牛头无法调节射线参数。高压发生装置报错。高压发生装置发生报错。蜂鸣器持续报警出现报错提示界面，并显示报错代码。整个X射线摄影系统无法工作。高压发生装置警告。高压发生装置产生警告。界面出现报警提示，并显示警告代码，持续2秒钟。无。表6-2远程控制盒故障处理报错条件现象导致结果与高压发生器通信中断通信中断30秒以上1、蜂鸣器持续报警。1、射线部分无法控制，运动功能正常。高压发生器报错。高压发生器发生报错。1、红灯常亮2、蜂鸣器持续报警整个DR系统无法工作。高压发生器警告。高压发生器产生警告。1、红灯亮2秒钟。。无。与PC通信中断。通信中断3秒以上无工作站无法显示运动和射线信息。与运动通信中断。通信中断30秒以上。无。1、无法控制运动系统。2、工作站无法显示运动信息。由于高压发生装置存在高电压，对操作人员要求较高，当高压发生装置发生报错需要售后服务人员解决。表6-3高压发生装置报错报错提示错误信息E001InitizationdeviceerrorE003GeneratorCPUEEPROMDataChecksumErrorE004TubeexposurecountdatacorruptE005MainContactorErrorE006FilamentFaultE080ERR_INV_CAP_FAILEDE081I2CWRITEREADERRORE082pre-chargerelayfaultE007GeneratorCPURealTimeClockErrorE008RotorFaultE009Beam_CathodeFaultE010Beam_AnodeFaultE011Beam_INVAFaultE012Beam_INVBFaultE013Beam_KVFaultE014Beam_IRFaultE015BEAM_tanknotconnectionE016BEAM_KVisnotbalanceE017ERR_INV_TOOHOTE019一级手闸释放超时E020NoKVDuringExposureE021mADuringExposureTooHighE022mADuringExposureTooLowE023ManuallyTerminatedExposureE024AECBack-upTimer-ExposureTerminatedE025AECMASExceeded-ExposureTerminatedE026PreparationTim