CN85108163A - 改进的病人监护用多点通信系统寻址方式 - Google Patents

Abstract

本文介绍了一种高效地把地址分配给新的模件 的方法，这些模件就如已说明过的那种连接到具有 同步数据链路控制(SDLC)总线的通信系统上的模 件。这些模件通过SDLC总线与一个显示单元进行通 信。该SDLC总线是由显示单元中的主站所控制，而 所有的模件均作为次站。主站周期性把时标播放到 所有的模件，其速率为32Hz。

Description

改进的病人监护用多点通信系统寻址方式

本发明介绍一种改进的供病人监护用的多点通信系统;更具体地介绍一种为了对这种多点通信系统中各个病人监护所用插入式模件的地址分配进行改进的系统。

现代的医疗用的病人监护系统需要：对被监护的生理参数的数目要有灵活性;在增加与减少这种参数的监护措施时，不致造成对其它监护功能的阻断;对数据采集硬件的配置要有灵活性以及成本要低。此外，将来必须能够容易地汇集到监护系统的机架中去。

一种实现这种灵活性的方法是通过制成模件化的病人监护系统。在这样的监护系统中，通过插入式模件能构成不同组合的病人监护参数的监护器。每个插入式模件，采集所要监护的数据，诸如：血压、体温、心电图等，通过数字化，加工而准备传送到监护器或监护系统中的主处理器，以便显示等。此外，总的监护系统可以包括许多监护器，供许多病人使用。每个监护器又能由多种插入式的模件所构成。通过一个通信系统，例如多点通信系统，在医院的整个危险期的护理或深入细致的护理单位内的监护器与插入式模件，可以与中心站一起配合进行监护和控制操作。

在上述的这样系统中，各模件可以从监护器范围内的一个地点，移动到别的监护器范围内的模件地点，以把地址分配到这些连接到该通信系统的模件和监护器的方式来求得更多的灵活性。

本发明提供了一种方法和设备，这种方法和设备可以使新的次站与串行数据链路控制总线连接在一起的多点通信系统同步工作。当新的次站连接到系统时，本发明把总线的高效分配地址供到新的次站。在每个查询间隔的起始点，同时，系统的主站周期性地把时标播送至全部次站。每个次站在自动地连接到系统之际，产生一个时标计数，并且，在所选择的查询间隔起始时的地址初始化阶段中，等待从上述主站请求地址以前的那个查询间隔。

每个次站被分配到一个唯一的多位序列的数，该数就是构成决定计数的基础。如果两个或更多的次站，在同一查询间隔请求地址时，则各个次站就自动地发出新的计数，并且按照新的计数，在较迟时间请求各个地址。为了确定每个计数，在本最佳实施方案中，使用了一种从多位数来的不同的位码子集。

图1    是本最佳实施方案的病人监护通信系统的总体方框图。

图2    是图1的通信系统所用的同步数据链路控制（SDLC）规约中的帧方框图。

图3    是表示图1通信系统的总体定时方框图。

图4    是连接到图1通信系统的病人监护器/模件的地址分配程序方框图。

参考图1，病人监护通信系统最佳实施方案的方框图，在本发明中一般指定为100个。它包括一个主控站102和一个或更多的遥控次站，如104、106和108站。主站和次站通过串行数据链路110与由主站的112链路提供的时钟连接在一起。

在本最佳实施方案中，主站102包含一只8044远程通用外围接口（RUPI）120和80186主处理器122，两者均是InteL厂生产的。主站102控制网络上的通信，并且控制在124上显示的数据显示。

在采用图1通信方式的病人监护器的一例中，每个次站104、106与108各包含一只8044    RUPI和一只病人接口。各个次站代表供病人监护特殊参数的单独模件。例如：104可以是心电图的模件，106是量体温的模件和108是量血压的模件。在心电图模件中，例如：模拟数据是由连接到病人的电极采集，将数据数字化并用心电图算法进行处理，并准备通过数据链路110传送信息给主站加以显示。为了对信号进行数字化与处理，次站可以需要，也可以不需要一个专用的处理器。

在图1系统中，全部通信都由主站置定初始值，而次站只接收定址于该次站的那些数据，并且只在主站查询时传送。在本最佳实施方案中，同步数据链路控制（SDLC）规约与图1的电路一起使用。

SDLD是一种由IBM设计的著名规约（参考IBM刊物GA27-3093-2文件号：GENL-09），它是面向比特，全部双工，按位串行传送，集中控制，同步的数据通信信息规约。如图2所示，SDLC的信息帧包含一个标志字节202，该字节是在每个信息的开始和终了时传送的，并且代表信息描画器的起始和终了。在起始标志以后的下一字节，就是8位地址字节204，该字节可识别特定的模件或监护器，同时主站正在对这些模件或监护器发送信息，或由主站正在接收它们的信息。在地址字节后面就传送控制字节206。控制字节提供数据链路控制机构。控制字节的3种格式规定为：信息传送、监视和未编号的。

所有这3种格式都包括一个查询/结束（P/F）位码。当主站正在传送叫作查询位码（P）的位码时，又正当这个位码置1时，表示次站必须应答。如果次站正在传送的位码是一个最后的位码（F）时，而它指1时，表明信息的现行字块是最后的字块。

当在收妥证实之前，准备发送多帧时，用在信息控制字节内的字段可用来表明发送的帧数，和准备收到的下一帧号数。这种监视控制字节用来提供链路监视用的状态和控制信息，而未编号的格式是用于许多链路控制的目的。

跟在控制字节后面就发送208信息，该信息长度可以是任意的位码数，但在本最佳实施方案中，它是一个8位的整数。误码的校验是由16位的210完成，该16位码是在终了标志的前面。循环冗余校验（CRC）是作用在地址、控制与信息字段的内容上的。

SDLC的规约对用户来说是透明的，因为所有附加到发送端的信息208的前面和后面的位数，在接收端均被去掉。例如：次站104把它的心电图分析数据（ECG）送到8044的RUPI，并且由主站的处理器以其放入时的同样方式进行接收。SCLC几乎常常用一只单独的硬件接口，例如前述的Intel设计制造的8044    RUPI来完成。8044利用装有RUPI的软件，以对主站和次站的处理器都透彻的方式来完成所有上述的功能。

本发明的一个重要的方面是系统100对网络上的节点置定初始值（即增加一个新的模件或监护器）的能力，而不需要预先确定SDLC节点的地址，以及对网络的所有节点提供时间同步的能力。这两种能力都能办到，因为在8044内，执行了SDLC的广播方式。由于采用未编号的控制格式，主站能够同时向网络内的各个次站传送。在广播期间所用的地址字节是OFFH。跟在站的地址后面的控制字段，提供数据链路控制机构。未编号的广播不是由次站进行收妥证实的。

由于采用上述的广播性能，日期（从半夜算起）的时间，是借“时标广播”每隔31.25ms进行同步的。这些广播对SDLC的地址，OFFH来说，每次均被每个次站节点接收，而不管它的SDLC的地址。这些广播的每个信息字节208，包含24位日期数值的时间，这个数值表示从午夜算起的以1/32秒计算的时间。从每个次站返回的实时数据，伴随有时标值的复制件，该时标值指明具体的1/32秒中所得到的时标值。

网络的全部定时示于图3。在302，每秒钟被分成32个查询间隔。在304更详细地示出每个查询间隔。时标广播为每个查询间隔的起始点做出标记。它由外加到主站的8044    120的中断来置定初始值。在第一个0.6ms（600μs）之际，跟随着地址初始化阶段。这将在下文详细说明。跟随在时标广播和任何新站的初始化应答后面，主站RUPI    120发出一个中断，经过线24（译注：原文误为124）送到80186    CPU    122。这个中断信号令80186从存贮器128把数据传送到主站8044。在下一个3.0ms之际，数据被逐个分组地传递，其中一个分组被发送到网络，而下一个分组被从80186存贮器128传送到主存贮器8044    120。在收到“最后的数据分组”或允发送的间隔完成时，主站8044就用另一个中断令80186使直接存贮器存取（DMA）信道126置于输入方式，以便把数据从8044    120传递到80186主存贮器。于是主站8044就把数据分组传递到80186以指示已被成功地发送的数据分组号码，并在下一个26.85ms之际开始查询次站。主站8044保持其状态表中的联片随机存贮器状态，这个状态就是确定该地址的状态、每个站的状态以及各站所要求的关键帧。在完成收讯期间，或当所有的次站已指示它们不再发送数据时，主站8044经过80186    DMA信道传送一个“最后的数据分组”，以标志出80186接收缓冲器中的有效数据的终了。

参考图4，该图更详细地说明了一个被主站RUPI    122所执行的地址分配程序。图4时最左面位置示出由主站RUPI    120所载送的程序步骤，而其右边的位置示出由次站RUPIS所载送的程序步骤，例如104、106或108。

当把一个新的模件插入一个监护器，或当把一个监护器加到网络、并接通电源时，该新的模件就根据唯一规定的24位顺序数算出一个号数N。详见402。每一能对网络起作用的模件或次站单元都被赋予这样的号数。在本最佳实施方案中，计算过程是很简单的，该新的模件只要选择其顺序号数的最后四位数，并用它作为号数N。所以该号数将在0-15的范围内。主站将继续广播各时标404，每秒32次。在每个时标广播以后，对于一个从请求一个新的地址分配406的模件送来的节点信息，主站将等待一个预定的周期，这个周期是在每个查询间隔的第一个0.6ms以内的。该新的节点信息也是一个不编号的控制字段格式，它包括该模件的唯一的顺序号。

同时，该新的模件采用同步数据链路控制规程的地址OOH，并在预定周期内对新的节点地址请求410做出应答之前，等待N个时标或N个查询间隔408，该新的节点地址请求410是利用SDLC的帧中地址OOH的。

如果主站412按时收到该应答，则主站RUPI就探求下一个适合的地址414，并利用送到该模件的数据分组中的地址OOH，把它通过416发送到次站。来自主站的应答信息反射回来新模件的唯一顺序号。这是，在确信该地址分配就是分配给新模件的正确地址时，这个反射回来的新模件的唯一顺序号就在该新模件上与新模件的唯一顺序号进行对比。次站就把地址418存贮起来，并在以后全部通信中利用它。同时次站就对主站发出一个收妥证实。

主站会等待该收妥证实420，但如果它在时间422中没有收到，则该模件就被删除，424。

如果遇上两个新模件同时请求一个地址，则在主站将发生冲突而会产生一个CRC误码。在0.6ms时间间隔以内的预定周期就会消逝，就会产生一个超时426，而冲突的两个模件就会根据在它们顺序号402中的下一个相邻的4位数组，产生新的号数N，这个过程就一直继续到该模件获得一个地址为止。

利用这种地址分配方法，冲突的或然率就会减小为16^-n，其中n是模件已设法得到一个地址的次数。所以对一次设法得到地址的或然率是16^-1。对第二次设法得到地址的或然率是16^-2，或 1/256 ，依此类推。对第六次设法得到地址的或然率是近乎16^-6，或 1/16，777，216 。

另一种计算N的方式是把唯一的模件顺序号用作随机数发生器的种子。当把电源初次加到次站节点之际，顺序的第一个随机数被算出为模数32。如果冲突发生在第一次设法得到地址时，则下一次随机数顺序的重复就可用来确定在再次用一个新的节点信息对时标广播做出应答之前，须等待多少次查询间隔。

Claims (7)

1、一种同步于多点通信系统的方法其特征在于一个主站和许多次站在串行数据总线上互相连接在一起。该串行数据总线包括下述步骤：在连接到上述系统之际，高效能地把一个地址分配到一个新的次站。

2、根据权利要求1所要求的方法其特征在于上述方法还包括：

当在每个查询间隔的开始时的地址初始化阶段之际，同时周期性地对上述所有的次站广播时标;

在接到上述系统时，自动地对每个上述次站确定一个时标计数;

在从上述主站请求一个地址分配之前，并在上述查询间隔的上述地址的初始化阶段之际，等待上述计数查询间隔;

对上述次站分配一个地址。

3、根据权利要求1所要求的方法其特征在于上述方法还包括以下步骤：

当在同一个查询间隔之际，两个或更多的次站请求分配地址时，自动地确定一个新的时标计数。

4、根据权利要求3所要求的方法其特征在于上述方法还包括以下步骤：

对每个主站予先分配一个唯一的多位顺序号;

选择一个予先确定的上述多位顺序号的子集，作为上述第一计数的基数;并

在两个或更多的次站同时请求地址的情况下，选择一个第二予定的上述多位顺序号的子集，作为对第二计数的基数。

5、根据权利要求4所要求的方法其特征在于上述予定的多位数子集包括上述计数。

6、根据权利要求3所要求的方法其特征在于上述方法还包括以下步骤：

对每个次站予先分配一个唯一的多位顺序号;

把上述顺序号用作随机数发生器的种子以产生一系列的随机数，以便用作上述计数的基数。

7、根据权利要求2所要求的方法其特征在于每个上述次站采用一个予定的地址，一直用到由上述主站配给一个唯一的地址为止。

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