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EMS理疗仪单片机开发软件要求

软件设计要求

（一）软件架构设计

1. 分层架构

1. 采用分层软件架构，包括硬件驱动层、控制算法层、应用层和用户界面层。硬件驱动层负责与单片机的硬件外设（如定时器、I/O 引脚、通信接口等）进行直接交互，提供对硬件设备的基本操作函数，如初始化、数据读写等。控制算法层实现 EMS 电刺激的核心控制算法，包括电刺激波形生成、刺激强度和频率调节算法等。应用层负责处理业务逻辑，如治疗流程管理、数据存储与处理等。用户界面层则专注于与用户的交互，接收用户输入并显示设备状态和信息。

2. 各层之间通过明确的接口进行通信，降低软件模块之间的耦合度，提高软件的可维护性和可扩展性。例如，控制算法层通过硬件驱动层提供的函数接口控制电极驱动电路输出电刺激信号，应用层通过控制算法层提供的接口设置治疗参数，用户界面层通过应用层提供的接口获取设备状态信息并显示给用户。

2. 实时性和可靠性设计

1. 由于 EMS 理疗仪需要实时控制电刺激输出，软件应具备良好的实时性。采用实时操作系统（RTOS）或在非实时操作系统中采用实时任务调度机制，确保关键任务（如电刺激脉冲输出、电极检测等）能够及时响应。例如，设定电刺激脉冲输出任务的优先级最高，保证其在规定的时间间隔内准确输出脉冲信号，误差不超过 [X]μs。

2. 构建软件的故障检测和恢复机制。例如，通过看门狗定时器检测软件是否跑飞，在出现故障时能够自动重启或进入安全模式。对重要数据（如治疗参数、用户数据等）进行备份和校验，防止数据丢失或损坏导致设备异常运行。在软件升级过程中，采用可靠的升级机制（如双区备份升级），确保升级过程中设备不会因断电或其他异常情况而损坏。

（二）软件功能模块设计

1. 治疗模式控制模块

1. 实现多种 EMS 刺激模式的控制，根据用户选择的模式，在软件中设置相应的电刺激波形参数（如连续模式下的恒定电流输出、脉冲模式下的脉冲频率和宽度等）。能够在治疗过程中根据用户需求或预设条件切换治疗模式，切换过程应平稳，避免对用户造成不适。例如，从连续模式切换到脉冲模式时，逐渐调整脉冲参数，使肌肉有一个适应过程，切换时间不超过 [X] 秒。

2. 刺激强度调节模块

1. 根据用户操作（如按下强度增加 / 减少键）或预设的治疗方案，在软件中精确控制电极驱动电路的输出强度。强度调节应具有一定的精度，例如每次调节步长不超过 [X] mA 或 [X] V，并且在整个强度调节范围内（0 - 100mA 或 0 - 100V）能够稳定输出，输出误差不超过 ±[X]%。同时，软件应能够根据电极片与皮肤的接触情况自动调整刺激强度，当接触不良导致阻抗变化时，适当降低输出强度，以保证治疗的安全性和有效性。

3. 治疗时间管理模块

1. 实现治疗时间的设定、计时和控制功能。用户可以在设备允许的范围内（如 10 - 60 分钟）设定治疗时间，软件开始计时并在显示屏上显示剩余时间。当治疗时间结束时，自动停止电刺激输出，并发出提示音或显示治疗结束信息。在治疗过程中，用户可以暂停或取消治疗，软件应正确处理这些操作并更新治疗时间状态。例如，暂停治疗后，再次启动时能够从暂停时刻继续计时，计时误差不超过 ±[X] 秒。

4. 数据存储与管理模块（可选）

1. 如果设备具备数据记录功能，软件应能够存储治疗过程中的相关数据，如治疗模式、刺激强度、治疗时间、用户信息等。数据存储应采用可靠的存储介质（如 EEPROM 或 Flash 存储器），并设计合理的数据结构和存储格式，方便数据的查询、导出和分析。例如，将每次治疗的数据按照时间顺序存储在 Flash 存储器中，每条记录包括治疗日期、时间、模式、强度、时间等信息，用户可以通过连接电脑或手机应用程序查看历史治疗数据。

5. 用户界面交互模块

1. 负责处理与用户的交互操作，包括接收按键输入、更新显示屏显示内容等。根据用户的操作及时响应并反馈信息，例如，当用户按下模式选择键时，在显示屏上显示可供选择的模式列表，并根据用户的选择切换到相应模式；当用户调整刺激强度时，在显示屏上实时显示当前强度值。同时，界面设计应简洁明了、易于操作，采用图形化界面或文字提示相结合的方式，方便不同用户群体使用。例如，对于老年人或视力不佳的用户，采用大字体、高对比度的显示方式，并提供语音提示功能（可选）。