基于樹莓派的LIS與Cobas6000聯(lián)機(jī)通信的實(shí)踐探索

劉 洋

（南京醫(yī)科大學(xué)附屬婦產(chǎn)醫(yī)院信息科，江蘇 南京 210004）

基于樹莓派的LIS與Cobas6000聯(lián)機(jī)通信的實(shí)踐探索

劉 洋

（南京醫(yī)科大學(xué)附屬婦產(chǎn)醫(yī)院信息科，江蘇 南京 210004）

文章針對(duì)醫(yī)院檢驗(yàn)科檢驗(yàn)儀器需要使用臺(tái)式電腦與LIS系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，進(jìn)而造成實(shí)驗(yàn)室工作臺(tái)空間使用率下降的問(wèn)題，提出了采用一種僅有的信用卡般大小、價(jià)格低、高性能、低功耗的開源硬件平臺(tái)—樹莓派，并以LIS系統(tǒng)與Cobas6000自動(dòng)生化分析儀之間數(shù)據(jù)傳輸解決方案為例進(jìn)行實(shí)踐探索。

樹莓派；Raspberry Pi；LIS；Cobas6000；串口通信

近年來(lái)南京醫(yī)科大學(xué)附屬婦產(chǎn)醫(yī)院檢驗(yàn)科購(gòu)置了Cobas6000自動(dòng)生化分析儀等一系列新儀器，這些先進(jìn)設(shè)備的引進(jìn)，為臨床診斷提供更及時(shí)、準(zhǔn)確、可靠的檢驗(yàn)報(bào)告，大大提高了我院的整體水平。然而每引進(jìn)一臺(tái)新儀器就需要配備一臺(tái)臺(tái)式電腦用于通過(guò)串口解析將儀器檢驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)傳輸?shù)絃IS系統(tǒng)。這些臺(tái)式機(jī)功能單一，只是用于完成數(shù)據(jù)傳輸工作，使得實(shí)驗(yàn)室寶貴的操作空間就被眾多的臺(tái)式機(jī)所占據(jù)。通過(guò)采用樹莓派作為串口解析平臺(tái)，可以有效地緩解實(shí)驗(yàn)室工作臺(tái)空間使用率低的問(wèn)題。

1 系統(tǒng)構(gòu)成

1.1 硬件平臺(tái)

樹莓派為Raspberry Pi的譯名，其采用ARM11架構(gòu)，僅有信用卡般大小，具有強(qiáng)大的系統(tǒng)與接口資源。最新版本的Raspberry Pi 3搭載了64位4核1.2 GHz處理器，1GB LPDDR2內(nèi)存，以SD卡為內(nèi)存硬盤，卡片主板周圍擁有4個(gè)USB接口及一個(gè)網(wǎng)口，內(nèi)置無(wú)線網(wǎng)卡，可以連接鼠標(biāo)、鍵盤及其他USB接口設(shè)備。通過(guò)裝載相應(yīng)的操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序，樹莓派可以實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的應(yīng)用功能，且具有價(jià)格低廉的優(yōu)勢(shì)，為人們提供了一個(gè)理想的嵌入式開發(fā)平臺(tái)。三代的樹莓派功耗僅為4 W，實(shí)際使用過(guò)程中一個(gè)月耗電量?jī)H需3～4度電，而一臺(tái)普通的臺(tái)式電腦最低功耗也要達(dá)到45 W以上，平均每月的耗電量至少50度以上。使用樹莓派作為實(shí)驗(yàn)室儀器數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)可以極大地節(jié)約實(shí)驗(yàn)室的用電能耗。

1.2 軟件平臺(tái)

樹莓派目前支持諸多的Linux操作系統(tǒng)和微軟定制版的Windows 10操作系統(tǒng)，Linux與Windows相比具有開源免費(fèi)的優(yōu)勢(shì)，更高的代碼執(zhí)行效率，良好的穩(wěn)定性，可以像Unix系統(tǒng)一樣常年不關(guān)而不曾宕機(jī)。同時(shí)在Linux系統(tǒng)中串口設(shè)備被當(dāng)作一個(gè)設(shè)備文件進(jìn)行操作，應(yīng)用程序可以像操作普通文件一樣對(duì)串口進(jìn)行讀寫等操作，操作十分簡(jiǎn)便，所以本文選用Linux作為樹莓派安裝的操作系統(tǒng)。

1.3 系統(tǒng)構(gòu)成

本系統(tǒng)硬件采用樹莓派三代B+開發(fā)板，軟件采用Linux操作系統(tǒng)，系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。

2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

2.1 檢驗(yàn)儀器與樹莓派通信流程

檢驗(yàn)儀器與樹莓派通信流程如圖2所示。

2.2 硬件連接

使用USB轉(zhuǎn)RS232C轉(zhuǎn)接口連接Cobas6000自動(dòng)生化分析儀端RS232C串口與樹莓派的USB口。通過(guò)命令lsusb查看串口是否存在，運(yùn)行結(jié)果Bus 001 Device 008：ID 067b：2303 Proli fi c Technology，Inc. PL2302 Serial Port 說(shuō)明已經(jīng)識(shí)別到串口設(shè)備。Linux中串口設(shè)備文件都位于在/dev/ 路徑下，通過(guò)命令ls /dev/tty* 命令找到USB轉(zhuǎn)RS232C轉(zhuǎn)接口的硬件標(biāo)識(shí)為/dev/ttyUSB0。

2.3 串口通信的設(shè)置

Linux下的串口編程與串口的初始化分別如圖3所示。

圖1 系統(tǒng)構(gòu)成

圖2 檢驗(yàn)儀器與樹莓派通信流程

圖3 串口開發(fā)流程

對(duì)于串口的屬性配置由下面的結(jié)構(gòu)體實(shí)現(xiàn)：

按照串口的初始化流程，針對(duì)Cobas6000自動(dòng)生化分析儀的技術(shù)參數(shù)將struct termios結(jié)構(gòu)體相關(guān)參數(shù)設(shè)置成：波特率設(shè)置為9 600，停止位為2位，數(shù)據(jù)位為8位，校驗(yàn)位為無(wú)校驗(yàn)。串口初始化完成后即可當(dāng)作設(shè)備文件使用read函數(shù)從串口讀取數(shù)據(jù)和使用write函數(shù)往串口中寫入數(shù)據(jù)。

2.4 樹莓派對(duì)數(shù)據(jù)的采集和分析

圖4 數(shù)據(jù)解析流程

圖5 樹莓派采集到的串口數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)解析流程如圖4所示。原始字符串，再根據(jù)分析找到的規(guī)律將項(xiàng)目通道號(hào)保存在strTestItem變量中，儀器項(xiàng)目結(jié)果保存在strResult變量中，數(shù)據(jù)解析主要實(shí)現(xiàn)代碼如下。

數(shù)據(jù)采集分析程序在樹莓派上的運(yùn)行結(jié)果，如圖6所示。

圖6 運(yùn)行結(jié)果

3 結(jié)語(yǔ)

以上設(shè)計(jì)經(jīng)測(cè)試表明，通過(guò)使用樹莓派代替?zhèn)鹘y(tǒng)臺(tái)式電腦進(jìn)行儀器數(shù)據(jù)解析，有效地減小了實(shí)驗(yàn)臺(tái)的占用面積，節(jié)約了寶貴的實(shí)驗(yàn)室空間，同時(shí)也節(jié)約了成本，降低了能源功耗，具有一定的推廣價(jià)值。

[1]鄭定容，陳燦鋒，梁新郁.醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)儀器串口傳送技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用[J].中國(guó)醫(yī)療設(shè)備，2009（7）：47-49.

[2]王志亮，官洪運(yùn)，王龍，等.基于嵌入式Linux的RFID安檢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].微型機(jī)與應(yīng)用，2010（22）：92-95.

Exploration on the practice of LIS and Cobas6000 online communication based on Raspberry Pi

Liu Yang
（Information Department of Af fi liated Maternity Hospital of Nanjing Medical University, Nanjing 210004, China）

Focusing on the problem that the medical laboratory inspection equipment needs to use the desktop computer and the LIS system to realize data transmission which reduces the space utilization rate of the laboratory workbench, the paper puts forward a kind of open source hardware platform-Raspberry Pi, which is the only one with credit card size, low price, high performance and low power consumption, and takes the data transmission solution between LIS and Cobas6000 automatic biochemical analyzer as an example to carry out practice.

Raspberry Pi; Raspberry Pi; LIS; Cobas6000; serial communication

劉洋（1988— ），男，江蘇南京，本科，助理工程師；研究方向：計(jì)算機(jī)技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的探索實(shí)踐。