【CIE全国RISC-V创新应用大赛】+ 呼吸机人机交互系统

原有呼吸机人机交互系统基于 imx6Q 芯片进行设计开发，为进一步优化系统性能、降低硬件成本，并拓展硬件的扩展性与兼容性，本次试用选择进迭时空的 MUSE Pi Pro 开发板进行适配改造，目标是实现原有呼吸机人机交互系统在 MUSE Pi Pro 上的稳定运行。​

二、试用环境​

（一）硬件环境​

适配目标硬件：进迭时空 MUSE Pi Pro 开发板；​

原有硬件：imx6Q 开发板；​

辅助设备：呼吸机专用显示屏幕、按键模块、调试电脑、数据线等。​

（二）软件环境​

操作系统：Ubuntu 20.04 ；​

开发工具：GCC 交叉编译器、Qt 5.15.2（图形界面开发工具）、CMake 3.16、串口调试工具；​

3. 原有系统版本：基于 Qt 开发的呼吸机人机交互 V2.0 版本（含参数设置、数据监测、报警提示、历史数据查询等功能）。​

三、适配过程​

（一）开发环境搭建​

1. 搭建 MUSE Pi Pro 交叉编译环境，配置 GCC 编译器路径与 ARM 架构编译参数，确保编译生成的程序可在目标板运行；​
2. 移植 Qt 5.15.2 到 MUSE Pi Pro 开发板，适配板载显示接口（LVDS）与输入设备（按键模块），解决 Qt 图形界面的显示驱动兼容问题；​
3. 安装依赖库（如串口通信库、数据存储库、报警音效库等），确保原有系统功能依赖的组件正常部署。​

（二）代码适配调整​

1. 内核驱动适配：针对 MUSE Pi Pro 的 K1芯片与 imx6Q 的内核差异，修改设备驱动代码，重点适配 GPIO 接口（按键控制）、串口通信接口（与呼吸机主控单元数据交互）、显示接口（屏幕分辨率与刷新频率）；​
2. 硬件接口映射：调整原有系统中对 imx6Q 硬件接口的调用代码，映射为 MUSE Pi Pro 对应的接口引脚与通信协议参数；​
3. 性能优化调整：针对 MUSE Pi Pro 的多核架构与内存优势，优化原有系统的线程调度策略，减少资源占用，提升界面响应速度。​

（三）调试与问题解决​

1. 界面显示异常问题：初期出现屏幕显示错位、字体模糊，通过调整 Qt 显示分辨率参数与 LVDS 驱动配置，匹配 MUSE Pi Pro 的显示输出规格，问题得以解决；​
2. 通信中断问题：适配过程中出现与呼吸机主控单元的数据交互中断，排查发现是接口驱动兼容性问题，通过加载RISC-VCAN驱动并调整通信超时参数，实现稳定通信；​
3. 功能模块异常问题：历史数据存储模块初期无法正常写入，经排查是文件系统权限配置问题，修改目录权限后恢复正常功能。​

四、试用测试结果​

（一）功能完整性测试​

对原有呼吸机人机交互系统的核心功能进行全面验证，结果如下：​

1. 参数设置功能：可正常设置呼吸频率、潮气量、气道压力等关键参数，参数保存与读取正常；​
2. 数据监测功能：实时显示呼吸机运行数据（如气道压力曲线、流量曲线、血氧饱和度等），数据刷新及时、准确；​
3. 报警提示功能：当参数超出阈值时，可通过声音、灯光、界面弹窗实现报警，报警逻辑与原有系统一致；​
4. 历史数据查询：可正常查询、导出历史运行数据，数据完整性与准确性符合要求；​
5. 人机交互操作：按键响应灵敏，界面切换流畅，无卡顿、卡死现象。​

（二）稳定性测试​

连续 72 小时不间断运行测试结果：​

1. 系统无崩溃、重启现象，核心进程稳定运行；​
2. 数据传输无丢失、错误，与呼吸机主控单元的通信成功率达 100%；​
3. 显示界面无花屏、闪烁，满足应用需求。​

（三）性能对比测试​

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五、试用总结与建议​

（一）试用总结​

本次基于 MUSE Pi Pro 开发板的呼吸机人机交互系统适配试用取得圆满成功，实现了原有系统在新硬件平台的完整移植与稳定运行。相比原有 imx6Q 平台，MUSE Pi Pro 在启动速度、界面响应效率、硬件资源占用率等方面均有显著提升，且其丰富的接口资源为后续系统功能扩展（如新增无线通信、高清显示等）提供了便利，同时硬件成本更具优势，具备批量应用的可行性。​

（二）后续建议​

1. 进一步优化系统功耗，针对呼吸机移动场景需求，调整内核运行策略与屏幕亮度控制逻辑，延长续航时间；​
2. 开展多批次环境适应性测试（如高低温、湿度变化环境），验证 MUSE Pi Pro 在医疗场景下的稳定性；​
3. 结合 MUSE Pi Pro 的多核优势，开发并行处理模块，提升数据处理效率与系统并发性能；​