一种免驱动态血压记录器测量数据保护装置及方法，装置微控制器的IO端口分别与程控三态总线隔离控制器、NAND Flash存储器及USB大容量存储控制器的控制端相连接，程控三态总线隔离控制器的端口分别与NAND Flash存储器和USB大容量存储控制器相连接，USB大容量存储控制器与USB接口相连接且与PC机通讯。基于该硬件结构的装置，并结合坏块管理技术、数据备份存储技术、数据校验技术、数据存储管理技术的综合应用，达到对动态血压测量数据的保护和保全，降低由于存储器引起的设备故障，提高患者血压监测的效率，提高动态血压测量的成功率；通过硬件和软件结合的嵌入式系统实现了血压信号的采集、处理和存储；其中可靠性要求极高的数据存储是不容出错，必须尽可能地保护已采集的动态血压数据不会因设备的自身原因导致丢失。
1.一种免驱动态血压记录器测量数据保护装置的保全方法，所基于的装置包括微控制器(101)，微控制器101的IO端口分别与程控三态总线隔离控制器(102)、NAND Flash存储器(301)及USB大容量存储控制器(302)的控制端相连接，程控三态总线隔离控制器(102)的端口分别与NAND Flash存储器(301)和USB大容量存储控制器(302)相连接，USB大容量存储控制器(302)与USB接口(303)相连接且与PC机通讯，微控制器(101)的AD输入端与血压信号调理电路(202)的输出端连接，血压信号调理电路(202)输入端与压力传感器(201)的输出连接，其特征在于，其保全方法包括以下两种情况：第一种情况：微控制器(101)上电启动后，发现采集的血压数据并未传输，记录器准备进入数据回放模式，则程控三态总线隔离控制器102被置于高阻态，实现微控制器(101)和USB大容量存储控制器(302)的隔离，避免微控制器(101)和USB大容量存储控制器(302)发生操作冲突，并保护非工作状态的USB大容量存储控制器(302)；微控制器(101)获得NAND Flash存储器(301)控制权后，读取NAND Flash存储器(301)中MBR区信息并生成其MD5码，然后与微控制器(101)中的MBR备份信息的MD5进行比较；如果不一致则将微控制器(101)中的MBR区信息写入到NAND Flash存储器(301)中；如果一致则读取校验FAT区信息，如果有错，将备份的FAT区信息重写到FAT区，如果正确则读取校验DIR区信息，如果有错，将备份的DIR区信息重写到DIR区；上述工作完成后，进行检查DATA区，由于DATA区的空间在应用中需要反复擦写，经过长时间使用，该DATA区会不断出现存储坏块，造成数据的无法写入和读取；
通过检查，微控制器可以读取和发现存在的Flash坏块，对这些坏块进行记录，并转化为坏簇信息，与FAT表中的记录的坏簇信息进行比较，如果一致，则准备读取数据，如果不一致，则改写FAT表，然后重新进入读取FAT区信息；当上述工作完成后，微控制器(101)改变程控三态总线隔离控制器(102)工作状态，并将微控制器(101)所有与NAND Flash存储器(301)连接的控制和通讯端口置为输入状态，这样USB大容量存储控制器(302)可以对NAND Flash存储器(301)进行操作，读取动态血压记录数据；该操作满足FAT16协议；微控制器(101)会对以上操作进行记录；
第二种情况：微控制器(101)上电启动后，发现采集的血压数据已被传输，记录器准备进入采集工作模式，则微控制器(101)切断USB大容量存储控制器(302)供电，并将程控三态总线隔离控制器(102)被置于高阻态，保护非工作状态的USB大容量存储控制器(302)；同时，微控制器(101)读取信息区的操作记录，如果没有关于修改存储器各种信息的记录，则记录器进入正常的采集工作模式；若存在修改存储器信息的记录，那么微控制器(101)会认为在NAND Flash存储器(301)坏块和逻辑错误；动态血压记录器会自动进入到自我维护状态，微控制器(101)启动格式化程序，按照FAT16的格式对NAND Flash存储器(301)进行格式化，并在格式化完成后，从微控制器(101)的信息区中将备份的动态血压记录器配置信息调出来，按照FAT16要求的文件格式和动态血压记录器要求的文件存储位置，将记录器所需的文件逐一写入到NAND Flash存储器(301)中；然后，动态血压记录器进入到采集工作模式；
而无需最终客户将NAND Flash存储器(301)有坏块和逻辑错误的动态血压记录器返厂维修。
2.根据权利要求1所述的保全方法，其特征在于，所述的微控制器(101)通过IO总线方式，实现对NAND Flash存储器(301)的直接操作，通过这种方式能够完成对Flash存储器最小存储单元的操作，保证了存储数据在出现存储坏块时，得到最大可能的数据保全；微控制器(101)在操作NAND Flash存储器(301)存储时，严格按照FAT16格式要求进行，确保动态血压记录器记录的数据被准确的写入到固定的文件和地址中，微控制器(101)中备份有MBR区信息、FAT区、DIR区信息，具有对NAND Flash存储器(301)按照FAT16协议格式化功能。
3.根据权利要求1所述的保全方法，其特征在于，所述的NAND Flash存储器(301)的存储格式是符合FAT16的文件存储协议要求，当装置检测到NAND Flash存储器(301)出现坏块或逻辑格式错误时，微控制器(101)会对NAND Flash存储器(301)进行FAT16格式化处理，并重新写入记录器配置文件，使记录器自动恢复到出厂模式。
4.根据权利要求1所述的保全方法，其特征在于，所述的USB接口(303)，将PC机与USB大容量存储控制器(302)连接，实现对NAND Flash存储器(301)的访问；USB大容量存储控制器(302)兼容USB Mass Storage协议，实现设备与PC机通讯的免驱动功能。
一种免驱动态血压记录器测量数据的保全装置及方法
技术领域
[0001] 本发明属于医疗仪器技术领域，特别涉及一种免驱动态血压记录器测量测量数据的保全装置及方法。
背景技术
[0002] 高血压是最常见的心血管病，是脑卒中、心力衰竭、心肌梗死、肾功能不全等严重疾病最重要的危险因素。根据2002年第四次全国营养与健康调查，我国≥18岁成年人高血压患病率为18.8％，其中≥60岁老年人患病率高达49.1％。目前，我国≥18岁人口＞11亿，≥60岁人口＞2亿，根据《中国心血管病报告2014》的数据显示，我国高血压患者已近3亿。如果能够及时诊断，并使用各种类型的降压药物进行降压治疗，可有效控制血压，降低各种心脑血管并发症的发生率。但因高血压患者人数庞大，需要更多依靠创新科技，才能管理好高血压，减少其所承受的巨大心血管风险。
[0003] 动态血压监测是高血压诊断技术发展史上的重大创新。它可测量一个人日常生活状态下的血压，既可测量轻、中度体力活动状态下的血压，也可测量睡眠过程中的血压，因而可更准确、更全面地反映一个人的血压整体情况，发现“隐蔽性高血压”，包括单纯夜间高血压。动态血压监测由血压测量仪自动完成，因而还可避免“白大衣现象”。如进行一个昼夜24小时的动态血压监测，还可了解血压的变化趋势，包括血压在夜间的下降情况；在晨起时的升高情况；及一个昼夜中血压的总体变异情况。因此，动态血压监测已成为高血压管理不可或缺的检测手段，用于高血压的识别与诊断；用于评估心脑血管风险；用于评估降压治疗的效果。目前，英国及加拿大高血压管理指南明确建议，诊室血压在1、2级高血压范围内，即收缩压140～179、舒张压90～109mmHg(1mmHg＝0.133kPa)，应进行诊室外血压测量对高血压进行确诊，首选动态血压监测，若动态血压监测的白天血压≥135/85mmHg，则可诊断高血压。
[0004] 动态血压正在逐渐成为高血压管理不可或缺的诊断检测手段。动态血压设备的数据采集的可靠性则变得尤为重要，通常动态血压测量的数据是通过非易失性存储器NAND Flash Memory，将测量结果存储其中；然而作为存储设备的NAND Flash Memory存在着天生的缺陷，Nand Flash由于其物理特性，只有有限的擦写次数，超过那个次数，基本上就是坏了。在使用过程中，有些Nand Flash的block会出现被用坏的情况，当出现坏块时，要及时发现并将此block标注为坏块，不再使用。在极其重要的动态血压记录器工作过程中，如何有效的要杜绝由于Flash坏块的出现引起的测量数据丢失现象，以避免丢失重要的医用数据，保全医用数据，成为动态血压产品亟待解决的技术应用难题。
[0005] 动态血压记录器一般的免驱方案采用SD卡控制器、SD卡、微控制器的方式完成设备的数据存储和传输。无论是微控制器，还是PC机都必须通过SD卡控制器对SD卡进行管理，尤其是底层操作管理都是由SD卡控制器完成的。微控制器无法对SD卡进行底层操作，这就造成了SD卡如果出现局部坏簇或者坏块，那么所有已存在的数据将不能被有效保留和读取；这种状况将直接导致患者动态血压测量数据的丢失。
发明内容
[0006] 为了克服现有NAND Flash Memory技术的缺陷和采用一般免驱方案设计的设备存在的问题，本发明提供一种免驱动态血压记录器测量数据的保全装置及方法；基于该硬件结构的装置，并结合坏块管理技术、数据备份存储技术、数据校验技术、数据存储管理技术的综合应用，达到对动态血压测量数据的保护和保全，降低由于存储器引起的设备故障，提高患者血压监测的效率，提高动态血压测量的成功率；通过硬件和软件结合的嵌入式系统实现了血压信号的采集、处理和存储；其中可靠性要求极高的数据存储是不容出错，必须尽可能地保护已采集的动态血压数据不会因设备的自身原因导致丢失。
[0007] 为了达到上述目的，本发明的技术方案为：
[0008] 一种免驱动态血压记录器测量数据保护装置，包括微控制器101，控制器101的IO端口分别与程控三态总线隔离控制器102、NAND Flash存储器301及USB大容量存储控制器302的控制端相连接，程控三态总线隔离控制器102的端口分别与NAND Flash存储器301和USB大容量存储控制器302相连接，USB大容量存储控制器302与USB接口303相连接且与PC机通讯，微控制器101的AD输入端与血压信号调理电路202的输出端连接，血压信号调理电路
202输入端与压力传感器201的输出连接。
[0009] 所述的微控制器101通过IO总线方式，实现对NAND Flash存储器301的直接操作，通过这种方式能够完成对Flash存储器最小存储单元的操作，保证了存储数据在出现存储坏块时，得到最大可能的数据保全；微控制器101在操作NAND Flash存储器301存储时，严格按照FAT16格式要求进行，确保动态血压记录器记录的数据被准确的写入到固定的文件和地址中，微控制器101中备份有MBR区信息、FAT区、DIR区信息，具有对NAND Flash存储器301的按照FAT16协议格式化功能。
[0010] 所述的NAND Flash存储器301的存储格式是符合FAT16的文件存储协议要求，当装置检测到NAND Flash存储器301出现坏块或逻辑格式错误时，微控制器101会对NAND Flash存储器301进行FAT16格式化处理，并重新写入记录器配置文件，使记录器自动恢复到出厂模式。
[0011] 所述的USB接口303，将PC机与USB大容量存储控制器302连接，实现对NAND Flash存储器301的访问；USB大容量存储控制器302兼容USB Mass Storage协议，实现设备与PC机通讯的免驱动功能。
[0012] 基于上述一种免驱动态血压记录器测量数据保护装置的保全方法，包括以下两种情况：
[0013] 第一种情况：微控制器101上电启动后，发现采集的血压数据并未传输，记录器准备进入数据回放模式，则程控三态总线隔离控制器102被置于高阻态，实现微控制器101和USB大容量存储控制器(U盘控制器)302的隔离，避免微控制器101和USB大容量存储控制器302发生操作冲突，并保护非工作状态的USB大容量存储控制器302；微控制器101获得NAND Flash存储器301控制权后，读取NAND Flash存储器301中MBR区信息并生成其MD5码，然后与微控制器101中的MBR备份信息的MD5进行比较；如果不一致则将微控制器101中的MBR区信息写入到NAND Flash存储器301中；如果一致则读取校验FAT区信息，如果有错，将备份的FAT区信息重写到FAT区，如果正确则读取校验DIR区信息，如果有错，将备份的DIR区信息重写到DIR区；上述工作完成后，进行检查DATA区，由于DATA区的空间在应用中需要反复擦写，经过长时间使用，该区域会不断出现存储坏块，造成数据的无法写入和读取；通过检查，微控制器可以读取和发现存在的Flash坏块，对这些坏块进行记录，并转化为坏簇信息，与FAT表中的记录的坏簇信息进行比较，如果一致，则准备读取数据，如果不一致，则改写FAT表，然后重新进入读取FAT区信息。当上述工作完成后，微控制器101改变程控三态总线隔离控制器102工作状态，并将微控制器101所有与NAND Flash存储器301连接的控制和通讯端口置为输入状态，这样USB大容量存储控制器302可以对NAND Flash存储器301进行操作，读取动态血压记录数据；该操作满足FAT16协议；微控制器101会对以上操作进行记录；
[0014] 第二种情况：微控制器101上电启动后，发现采集的血压数据已被传输，记录器准备进入采集工作模式，则微控制器101切断USB大容量存储控制器302供电，并将程控三态总线隔离控制器102被置于高阻态，保护非工作状态的USB大容量存储控制器302；同时，微控制器101读取信息区的操作记录，如果没有关于修改存储器各种信息的记录，则记录器进入正常的采集工作模式；若存在修改存储器信息的记录，那么微控制器101会认为在NAND Flash存储器301坏块和逻辑错误；动态血压记录器会自动进入到自我维护状态，微控制器101启动格式化程序，按照FAT16的格式对NAND Flash存储器301进行格式化，并在格式化完成后，从微控制器101的信息区中将备份的动态血压记录器配置信息调出来，按照FAT16要求的文件格式和动态血压记录器要求的文件存储位置，将记录器所需的文件逐一写入到NAND Flash存储器301中；然后，动态血压记录器进入到采集工作模式；而无需最终客户将NAND Flash存储器301有坏块和逻辑错误的动态血压记录器返厂维修。
[0015] 本发明是动态血压记录器工作过程重要的、切不可缺少的部分，它为动态血压记录器可靠性和有效性运行的提供重要支持。
[0016] 本发明的有益效果：
[0017] 1)设备自主发现NAND Flash中出现的新坏块，并进行及时更新坏块及FAT表，保证已有数据的有效读取。
[0018] 2)记录器的微控制器101可以自主进行记录器数据存储格式化，然后自动进入工作模式，极大降低了动态血压记录器的返厂维修次数，提高产品的可靠性和使用效率。
附图说明
[0019] 图1是本发明的模块框图。
[0020] 图2是本发明的工作流程图。
具体实施方式
[0021] 下面结合附图对本发明的原理作详细说明。
[0022] 参见图1，一种免驱动态血压记录器测量数据保护装置，包括微控制器101、程控三态总线隔离控制器102、NAND Flash存储电路301、USB大容量存储控制器302。
[0023] 微控制器101的IO端口分别与程控三态总线隔离控制器102、NAND Flash存储器301及USB大容量存储控制器302的控制端相连接，程控三态总线隔离控制器102的端口分别与NAND Flash存储器301和USB大容量存储控制器302相连接，USB大容量存储控制器302与USB接口303相连接，与PC机通讯，微控制器101的AD输入端与血压信号调理电路202的输出端连接，血压信号调理电路202输入端与压力传感器201的输出连接。
[0024] 所述的微控制器101通过IO总线方式，实现对NAND Flash存储器301的直接操作，通过这种方式能够完成对Flash存储器最小存储单元的操作，保证了存储数据在出现存储坏块时，得到最大可能的数据保全；微控制器101在操作NAND Flash存储器301存储时，严格按照FAT16格式要求进行，确保动态血压记录器记录的数据被准确的写入到固定的文件和地址中，微控制器101中备份有MBR区信息、FAT区、DIR区信息，具有对NAND Flash存储器301按照FAT16协议格式化功能。
[0025] 所述的NAND Flash存储器301的存储格式是符合FAT16的文件存储协议要求，当装置检测到NAND Flash存储器301出现坏块或逻辑格式错误时，微控制器101会对NAND Flash存储器301进行FAT16格式化处理，并重新写入记录器配置文件，使记录器自动恢复到出厂模式。
[0026] 所述的USB接口303，将PC机与USB大容量存储控制器302连接，实现对NAND Flash存储器301的访问；USB大容量存储控制器302兼容USB Mass Storage协议，实现设备与PC机通讯的免驱动功能。
[0027] 本装置的工作原理为：动态血压记录器在加电后开始工作，对存储部分的操作是以如下流程进行的：微控制器101上电启动后，程控三态总线隔离控制器102处于高阻态，实现微控制器101和USB大容量存储控制器302的隔离，使USB大容量存储控制器302此时不能对NAND Flash存储器301实施控制和操作，避免微控制器101和USB大容量存储控制器302发生操作冲突，并保护非工作状态的USB大容量存储控制器302；微控制器101获得NAND Flash存储器301控制权后，读取NAND Flash存储器301中MBR区信息并生成其MD5码，然后与微控制器101中的MBR备份信息的MD5码进行比较；如果不一致则将微控制器101中的MBR区信息写入到NAND Flash存储器301中。如果一致则读取校验FAT区信息，如果有错，将备份的FAT区信息重写到FAT区，如果正确则读取校验DIR区信息，如果有错，将备份的DIR区信息重写到DIR区；上述工作完成后，进行检查DATA区，由于DATA区的空间在应用中需要反复擦写，经过长时间使用，该区域会不断出现存储坏块，造成数据的无法写入和读取；通过检查，微控制器可以读取和发现存在的Flash坏块，对这些坏块进行记录，并转化为坏簇信息，与FAT表中的记录的坏簇信息进行比较，如果一致，则准备读取数据，如果不一致，则改写FAT表，然后重新进入读取FAT区信息。当这次操作完成后，则准备读取数据。
[0028] 在NAND Flash存储器301坏块和逻辑错误时，动态血压记录器进入到自我维护状态，装置中的微控制器101启动格式化程序，按照FAT16的格式对NAND Flash存储器301进行格式化，并在格式化完成后，从微控制器101的信息区中将备份的动态血压记录器配置信息调出来，按照FAT16要求的文件格式和动态血压记录器要求的文件存储位置，将记录器所需的文件逐一写入到NAND Flash存储器301中；然后，动态血压记录器进入到工作模式；而无需最终客户将有坏块和逻辑错误的动态血压记录器返厂维修。
[0029] 本发明的装置有效地解决了通常结构动态血压记录器的微控制器无法直接对存储器进行底层操作，无法发现NAND Flash存储器中出现新坏块，并不能及时处理更新坏块标记及FAT表，不能保证已有数据的有效性和可读性。
[0030] 基于上述一种免驱动态血压记录器测量数据保护装置的保全方法，包括以下两种情况：
[0031] 参照图2，第一种情况：微控制器101上电启动后，发现采集的血压数据并未传输，记录器准备进入数据回放模式，则程控三态总线隔离控制器102被置于高阻态，实现微控制器101和USB大容量存储控制器(U盘控制器)302的隔离，避免微控制器101和USB大容量存储控制器302发生操作冲突，并保护非工作状态的USB大容量存储控制器302；微控制器101获得NAND Flash存储器301控制权后，读取NAND Flash存储器301中MBR区信息并生成其MD5码，然后与微控制器101中的MBR备份信息的MD5进行比较；如果不一致则将微控制器101中的MBR区信息写入到NAND Flash存储器301中；如果一致则读取校验FAT区信息，如果有错，将备份的FAT区信息重写到FAT区，如果正确则读取校验DIR区信息，如果有错，将备份的DIR区信息重写到DIR区；上述工作完成后，进行检查DATA区，由于DATA区的空间在应用中需要反复擦写，经过长时间使用，该区域会不断出现存储坏块，造成数据的无法写入和读取；通过检查，微控制器可以读取和发现存在的Flash坏块，对这些坏块进行记录，并转化为坏簇信息，与FAT表中的记录的坏簇信息进行比较，如果一致，则准备读取数据，如果不一致，则改写FAT表，然后重新进入读取FAT区信息。当上述工作完成后，微控制器101改变程控三态总线隔离控制器102工作状态，并将微控制器101所有与NAND Flash存储器301连接的控制和通讯端口置为输入状态，这样USB大容量存储控制器302可以对NAND Flash存储器301进行操作，读取动态血压记录数据；该操作满足FAT16协议；微控制器101会对以上操作进行记录。
[0032] 第二种情况：微控制器101上电启动后，发现采集的血压数据已被传输，记录器准备进入采集工作模式，则微控制器101切断USB大容量存储控制器302供电，并将程控三态总线隔离控制器102被置于高阻态，保护非工作状态的USB大容量存储控制器302；同时，微控制器101读取信息区的操作记录，如果没有关于修改存储器各种信息的记录，则记录器进入正常的采集工作模式；若存在修改存储器信息的记录，那么微控制器101会认为在NAND Flash存储器301坏块和逻辑错误；动态血压记录器会自动进入到自我维护状态，微控制器101启动格式化程序，按照FAT16的格式对NAND Flash存储器301进行格式化，并在格式化完成后，从微控制器101的信息区中将备份的动态血压记录器配置信息调出来，按照FAT16要求的文件格式和动态血压记录器要求的文件存储位置，将记录器所需的文件逐一写入到NAND Flash存储器301中；然后，动态血压记录器进入到采集工作模式；而无需最终客户将NAND Flash存储器301有坏块和逻辑错误的动态血压记录器返厂维修。
