采用M3352工控核心板进行免疫荧光检测仪中的设计

免疫荧光检测仪根据荧光免疫分析原理，通过快速定量检测CRP(全程C-反应蛋白)以确定抗原或抗体的性质指导临床用药，检测流程如图1所示。

图1 荧光检测流程

免疫荧光检测仪控制板功能需求：

●中英文显示界面及触摸屏操作;

●RS-232接口，用于驱动微打、与单片机通讯;

●以太网接口，与LIS(实验室信息管理系统)连接;

●支持浮点运算，快速数据处理;

●可靠电磁兼容设计，医疗器械认证。

1.1 免疫荧光检测仪控制板设计难点

1. 医疗器械认证失败，销售受阻

医疗检测器械为智能型电子设备，静电、电磁干扰直接影响检测的灵敏度与检测结果的准确性，造成医生误判，间接影响患者的人身安全。因此，医疗器械在上市前，要通过严格的电磁兼容测试。工程师在设计控制板之初，简单的理解只要做好屏蔽、良好接地就能通过电磁兼容设计，而在产品认证测试中，最基本的静电接触放电4KV便无法通过。

2. 触摸屏“飞点”严重，频繁操作失误

检测仪采用5.6寸四线电阻式触摸屏，在操作过程中“飞点”现象严重，导致频繁误操作并影响用户体验。通过触摸屏绘线，可发现明显的“毛刺”与“波浪”,如图2所示。

图2 触摸屏操作绘线

3. 偶发性断电重启失败，造成设备无法正常使用

荧光检测仪关机采取直接断电方式，测试过程中发现在频繁的开关机操作中，设备偶尔出现无法启动的现象，分析发现，该现象为断电后操作系统文件系统丢失(原存储在flash中)。偶发性现象在早期所有测试样机中均不同程度复现，严重影响产品品质。

1.2 方案推荐

针对用户的功能需求与设计难点，ZLG致远电子推荐采用M3352工控核心板，协助用户快速完成产品开发，项目框图如图3所示。

图3 项目框图

1. 电磁兼容抗干扰设计

电磁兼容抗干扰设计包括接地、屏蔽、滤波、接口电路保护、PCB布局布线设计等多个方面，M3352核心板配套开源的评估底板通过了电磁兼容工业4级的测试。如空气放电±15KV测试，接触放电±8KV测试，雷击(浪涌)抗扰度2KV电容耦合与气体放电管耦合(1次/分钟)测试。

2. 触摸屏硬件滤波配合软件驱动去除“飞点”

四线电阻触摸屏接口电路如图4所示，为防止触摸屏受干扰而出现较大识别误差，加入了低通滤波电路;需注意电容 C78~C81选型，容值不能超过0.01μF,否则触摸屏反映迟钝或无法正常识别，建议取值1nF。

图4 触摸屏电路

除硬件滤波外，触摸屏驱动需增加去除“飞点”的算法处理，最终的触摸屏实现效果如图5所示，绘线已十分平滑。

图5 触摸屏绘线

3. 十万次flash掉电测试，可靠文件系统

设备断电重启后无法启动，多为意外断电导致的文件系统损坏或文件系统丢失。文件系统是指操作系统用于明确磁盘或分区上文件的方法和数据结构，即在磁盘上组织文件的方法。

文件系统常见异常：

●文件系统掉电丢失，系统无法启动、重要记录数据丢失;

●文件系统损坏，存储数据出现位错乱、重要文件无法打开读取。

M3352核心板以及ZLG致远电子ARM工控产品，文件系统在读写过程中经过10万次频繁上下电测试：

●确保文件系统可靠;

●确保意外掉电文件系统不丢失。

1.3 推荐产品

图6 M3352核心板

M3352核心板，静电、浪涌、脉冲抗干扰设计符合工业4级。

主要功能特点：

●TI Cortex-A8 AM3352处理器，800MHz主频

●支持WinCE与嵌入式Linux操作系统

●6 路UART接口

●2 路CAN接口

●2 路高速 USB OTG(内置PHY,480Mbps)

●2路以太网(其中1路为千兆MAC)

●机械尺寸 60mmx45mm

●工作温度-40℃ ~+85℃