Realtek藍牙技術在便攜式開發中的應用研究-肌痛評估儀

一、引言

肌肉無力檢查是用於檢查肌肉骨骼系統和神經系統基本病變的方法。特別是，評估周圍神經病變引起的肌肉無力。它廣泛應用在神經病學，神經外科，骨科，運動醫學和康復部門。是國際上最普遍認可的臨床評估，該方法被稱為MMT（手動肌肉測試）。雖然MMT易於操作，其分類比較粗糙，並且常常伴隨著主觀評價的錯誤。此外，測力裝置是相對簡單的操作，例如測功機或捏強度計，只能測量手的肌痛，而且它還有更大的測量誤差。一些好的用於測量和訓練肌痛的設備例如：Power Track II，計算機接口手冊肌肉，自由無線肌肉測試追蹤器等，成本太高，操作複雜，難以擴展並大規模應用於臨床領域。

隨著通訊技術的發展，短距離無線通信技術以藍牙技術為代表的技術不斷滲透在醫療保健行業，這使得醫療設備越來越智能化，小型化和網絡化。對於傳統醫療設備，每種硬體設備主要通過通訊電纜連接，在某些情況下並不適用，其複雜性連接大大限制了許多應用醫療設備，尤其是腦血管患者疾病，急需康復具有診斷和治療功能的設備，因為它們的肌肉功能差，功能平衡和運動困難。另外，設備可以發送通過中央控制將數據無線收集到計算機上用於數據處理和定量分析，建立臨床上治療計劃的科學依據。由於藍牙技術具有微功耗，抗干擾能力，網絡靈活等特點，它是實現康復和中央控制系統終端治療的理想選擇。

二、設計的整體結構

上述評估了肌痛的便攜式設備應場景。在此開發了基於無線藍牙技術的研究。該設備主要由肌肉力量組成的傳感器，RTL8762C Realtek 藍牙單晶片微控制器系統和PC，可以實現測試評估四肢和軀幹不同部位人體的強度在0〜500N的範圍內。而且，藍牙無線通訊傳輸可以實現數據測力計與PC之間的傳輸範圍為10米，該設備的特點是低功耗消耗，結構簡單，易於操作，功能強大功能等，可以對肌肉修復功能的臨床評估。本設計用於評估肌痛的設備，要求達到高精度，低成本，低功耗，體積小，操作簡便。對於以上要求，整體主要由肌肉力量組成的傳感器，RTL8762C Realtek 藍牙單晶片微控制器系統，PC等組件。後調節和放大，由傳感器收集在微控制器中並進行通訊通過晶片內部的藍牙模塊與PC配合使用，整體結構為如圖1所示。

使用RTL8762C Realtek 藍牙單晶片微控制器是因為核心控制單元能夠將肌痛信號轉換為數字信號並與藍牙模塊通信等方面的考慮上。 PC的任務是完成人機交互，通過與藍牙模塊與RTL8762C Realtek 藍牙單晶片微控制器系統通信。當設備是工作時，PC的藍牙模塊將搜索藍牙設備，然後與微控制器藍牙模塊建立連接。 PC設置合適的串口通信參數，例如COM埠，波特率和其他參數。設置完參數後，PC發送握手指示，開始或停止微控制器，用於更改工作狀態。系統在PC上進行肌痛評估的過程和分析收到的數據。

三、藍牙的硬體設計

通訊接口藍牙數據傳輸系統實際上是藍牙無線調製器。藍牙模塊將數據轉換成稱為RF和無線傳輸到PC。在整個系統中RTL8762C Realtek 藍牙單晶片微控制器是與PC主機藍牙dongle模塊完成建立並藍牙鏈接管理，用戶安全管理，打包和拆分數據。主要工作藍牙模塊用於完成每個級別的功能藍牙協議中定義的HCI級別。

A.RTL8762C Realtek 藍牙單晶片微控制器模塊

一般說明

B.硬體實施

用於評估肌痛的設備使用小力傳感器。傳感器的輸出為0〜2.5V，其中表示壓力範圍在0〜50kg之間。肌痛的信號通過傳感器。經過放大和去噪後，電氣信號發送到微控制器以轉換模擬信號信號轉換為數字信號的A / D轉換器RTL8762C Realtek 藍牙單晶片微控制器使用單通道單轉換模式，其內部參考電壓為2.5V。ADC由計時器A的時間中斷觸發。在中斷之前，ADC完成其轉換，然後微控制器根據以下內容讀取並打包數據通訊協議，並通過藍牙發送到PC模塊。藍牙模塊使用三個UART信號線，作為兩個它們是TXD和RXD，還使用RTS（流控制信號）。 CTS埠通過47K電阻連接到接地， RTL8762C Realtek 藍牙單晶片微控制器具體連接如圖2所示。

四、 軟體設計

RTL8762C Realtek 藍牙單晶片微控制器的軟體設計，keil集成開發環境用於評估建立的項目文件。項目文件包括信號收集處理轉換，發送或接收控制信號，傳輸數據等文件都是基於C編程語言開發的。 PC端串口軟體主要用於通過計算機發送或接收數據。數據被發送或接收到便攜式設備以用於通過串行埠進行肌痛評估。這個軟體可使用Microsoft Visual Studio 2018。RTL8762C Realtek 藍牙單晶片微控制器軟體的功能是負責系統的初始化，並執行PC給出的說明。這些說明包括：
a，在線響應測試；
b，開始數據收集；
C，停止資料採集;

藍牙數據傳輸和通訊協議棧軟體主要要完成藍牙晶片初始化，編輯管理命令藍牙鏈接，建立鏈接，刪除鏈接並解釋數據。這些功能放在RTL8762C Realtek 藍牙單晶片微控制器的藍牙協議棧中。因此，RTL8762C Realtek 藍牙單晶片微控制器軟體的處理是為了區分PC在主程序中給出的指令；並配置系統標誌和內部寄存器，或調用適當的子程序。藍牙模塊上的軟體主要為完成基本的說明，包括重置藍牙設備，讀取藍牙設備，地址初始化，查詢，連接鏈接，發送數據，接收數據和斷開連接等。

資料傳輸過程如下：PC端藍牙設備掃描和配對其他藍牙設備，以及用於肌肉無力的評估收到PC的指示並更改其狀態，從而實現對應在PC和藍牙模塊之間。工作過程微控制器的藍牙如圖3，圖4，圖5所示，分別顯示了主程序RTL8762C Realtek 藍牙單晶片微控制器和與UART相關的子程序處理圖。

RTL8762C Realtek 藍牙單晶片微控制器和PC的藍牙模塊都應在測量之前先進行配對。 AD的採樣率為20Hz，波特率為115200 bps。 數據被過濾並通過PC的平滑算法進行平滑。 如圖6所示，整體設計符合要求。

五、結論

本文討論及評估肌痛的便攜式設備，採用低功耗，高性能RTL8762C Realtek 藍牙單晶片微控制器，充分發揮了RTL8762C Realtek 藍牙單晶片微控制器與外圍設備的優勢資源豐富，功耗低，方便的軟體開發環境等等。藍牙無線技術擺脫了電力線和信號線的移動限制。對患有肌肉張力低下而行動不便的人具有重大的研究意義。目前，研究表明藍牙技術用於醫療設備的設備仍處於起步階段，但是它將具有廣闊的應用前景。