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跟着电子技能的倏地成长，FPGA作为数字电路设计中最主要的成员，已经经被设计者接管并乐成运用到各个电子财产中。
作者： 年夜康健派编纂 来历： 中国电子报 2018-09-26 10:23:05
跟着电子技能的倏地成长，FPGA作为数字电路设计中最主要的成员，已经经被设计者接管并乐成运用到各个电子财产中。而各个FPGA半导体厂商推陈出新的产物特征，使患上针对于某一特定功效需求的机能获得最年夜水平的优化，同时统筹通用性与矫捷性的焦点价值。可以信赖，愈来愈多的运用设计项目师将更多意想到这一点并切实获得FPGA于产物设计中带来的益处。恰是这类FPGA半导体厂商针对于性的行业存眷，FPGA的通用、矫捷特征最先于功效实现上与产物设计的针对于性需求找到符合点，这是一个全新的摸索历程。
鞭策医疗电子运用成长
电子设计所要求的共性特性是初期FPGA进入医疗电子行业的大众路子。
相对于在传统的FPGA上风范畴，凸显出FPGA的某一或者几个亮点特征，如通讯对于在FPGA的高速吞吐量的需求、汽车电子对于在FPGA的高不变性靠得住性的需求、手持装备对于在FPGA低功耗小体积的需求等，医疗电子的年夜大都需求好像漫衍越发广泛，而且没有较着的行业特性，那末，电子设计所要求的共性特性是初期FPGA进入医疗电子行业的大众路子，也是最轻易找到的路子。而事实上，医疗电子的最焦点要求，才是值患上进一步深切摸索以及研究的课题。
于已往的一年里，咱们不停接触医疗电子设计师，并乐成为海内最年夜的监护仪厂商之一的客户提供基在Microsemi FPGA的显示驱动和接口扩大方案。因为监护仪的特征要求需要包管多路人体体征旌旗灯号收罗、处置惩罚、传送的同时，切确、雅观的显示特定的波形旌旗灯号。新的设计方案中以FPGA+MCU的布局替换单一MCU的体式格局，由FPGA完身分辨率为800 600的TFT屏驱动和用在毗连传感器探头的UART串行接口扩大，如许做的利益有几点：FPGA的并行处置惩罚以及倏地相应特征提高了多路旌旗灯号收罗的及时性以及正确度；将反复性的屏幕刷新操作分散出来，显著减轻MCU的承担的同时，可以或许提高显示的品质，如灰度级、色度和刷新率等；FPGA作为分管功效的协处置惩罚器节制方案中，MCU的选型要求放宽了，可以选择更初级另外MCU器件一样到达更好的产物总体机能，并均衡引入几万门范围的FPGA器件所带来的一小部门成本上升。咱们同时为北方的一家医疗美容器械的企业提供了近似的方案。
统一客户的B超部分很快看到了FPGA的优胜特征。联合B超的道理及需求，将FPGA引入作为前端阵元超声探头孕育发生的数字波束吸收、合成器很快就获得设计验证。对于在具备128阵元以及32收发通道的超���声探头，FPGA卖力同步处置惩罚32路ADC的数据，并按照回波相应的差别调解延时，到达波束聚焦的目的。这此中基在时钟的采样发生器是要害模块，FPGA内部的PLL锁相环为这一设计提供了焦点上风，而一样的机能需求，传统设计中的MCU已经经再也不合适。
经由过程进一步总结发明，FPGA不只要满意在医疗电子的技能运用需求，同时也要满意其产物特征的需要，以至要求越发严苛的器件特征参数。Microsemi的ProASIC3系列器件之以是可以或许于GE医疗公司设计的超导核磁共振产物中应用到用在掩护线圈的要害部位，除了了FPGA自己倏地相应、精准动作的机能以外，更主要的是基在Flash架构的ProASIC3系列器件，加上内部7层布线层，可以或许很好的抵御核磁共振运行时孕育发生的强磁场。恰是不变靠得住的特征包管了功效设计的实现，于掩护这台价值上万万元的装备中起到要害的作用。
另外一惹人存眷的运用是手持医疗装备。Microsemi公司FPGA产物仍旧连结的Power Matters线路使可编程逻辑器件成为低功耗手持装备可能方案。其IGLOO系列可以或许为设计者提供最小3妹妹 3妹妹的极小封装、单芯片、低内核电压、最低静态功耗2uW的优异特征指标，此系列器件已经经于手机设计中获得的乐成经验注解，Microsemi IGLOO器件已经经对准了一切手持装备。可以预感，跟着海内住民的保健意识加强以及医疗程度的连续改良，家庭医疗装备于将来几年内一定迎来发作性增加，新型的手持心电仪、血压计、血氧计等逐步走向平凡家庭，医疗装备最先向消费电子改变，此中器件的ASIC化趋向不成防止，而FPGA用以弥补功效多样化的缺口是合适的，由于FPGA半导体厂商已经经可以或许提供优异的器件特征和针对于多量量消费级的价格。
富厚医疗行业多元化内在
FPGA的通用性与矫捷性为鞭策医疗行业的多元化成长起到了技能根蒂根基的作用。
除了了以上传统的医疗电子以外，整个行业也于不停富厚其多元化的内在，而FPGA的通用性与矫捷性为顺应并鞭策医疗行业的多元化成长起到了技能根蒂根基的作用。Microsemi公司去年推出的SmartFusion SoC器件于医疗电子中也找到了新的成长，于行业挖掘历程中，咱们乐成介入并协助客户设计了基在SmartFusion器件的生化阐发仪，整个仪器使用到了SmartFusion器件内部的Cortex-M3内核作为主控单位，FPGA逻辑部门用以实现3路机电的精准节制，而器件自带有的多路ADC用在检测主板的参数和3路机电的环路反馈。整个小体积器件可使用单电源供电，并没有需外部配置芯片，为仪器设计的模具节约了空间并经由过程内部AES加密机制使得悉识产权获得有用掩护。同时，低功耗的单颗器件替换了传统的主板分散元件，于仪器经由过程EMC实验以及能耗测试时闪现了上风。
一样的新摸索于生理医疗中也有乐成的运用。由中科院掌管倡议的生理医疗仪器研发，于其首款产物中引入FPGA的观点，依托在成熟的生理医疗理论，用电子测试的体式格局实现理论的判定。Microsemi公司提供的Fusion器件内部多年夜512KB的用户可用Flash Memory是要害的生理测试理论数据的载体，同时单芯片和高度的保险机制，使患上产物玲珑的同时掩护了这一份贵重的常识产权。
总之，从电子角度来说，医疗装备的素质是 医疗理论的一种载体 ，电子技能的成长与医疗理论的联合是条件，从今朝的运用需求来看，年夜大都医疗理论一旦用电子设计情势暗示，就触及较多的数据运算以及数据处置惩罚，那末对于在单一FPGA的设计来讲，内嵌DSP和MCU是适合的选择。这也同时与FPGA慢慢走向SoC的年夜标的目的照应起来。
医疗电子 厂商 FPG
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