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医疗电子仪器器械技术发展趋势

2010-11-29 09:17
铁马老言
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  本文将只专注于两个方面:高端成像系统和便携式诊断系统。这两种类型的应用都具有相似的需求,即能够提供高性能和高精度的组件。

  以上提到的系统需要准确的测量,精确的数据处理和高度复杂的数字处理,特别是输出形式为图像或视频的情况。这些技术也转移到了其他领域,比如军事/航天和运输。

  硅设计的进步意味着关键性半导体的精密程度已经极大提高,特别是DSP,FPGA,微控制器和高性能模拟器件。同样的,由于这些应用中加入了触摸屏和更加精密的人机界面,所以成像科技正在融入越来越多的传统半导体领域。

  处理

  许多器械和医疗系统使用视频和图像输出,以方便诊断,因此会大量应用信号处理技术。

  放射成像,断层成像,超声波和荧光透视是这些应用的一小部分实例。

  要实现这些功能需要广泛的科技知识,而性能和功耗之间的权衡依然存在(即使随着技术不断进步,这种权衡已经越来越少了),使得关注的焦点集中在适于使用的技术上。一般来说,高端处理是指可编程逻辑方案和DSP,而将功耗作为关键因素的低端领域则是指微控制器。当然,这些科技之间的差别正在以极快的速度减少,如今可编程方案已经能在在手持设备上找到了。

  诸如FPGA和CPLD的可编程逻辑现在已经融合了完整的微控制器和其他的专用软IP模块,而且具有多个并行路由通道,负责在一个时钟周期的时间内执行全部算法。请注意这样的系统包含了较长的管线,意味着可以在一个时钟周期内处理算法,但是从获取输入到对输出产生影响为止会存在延迟。

  由于这些算法的实现是通过数字的方式,所以性能是一个需要考虑的问题。处理算法越快,产品就具有更大的灵活性和更高的价值。然而高速可能意味着更多的功耗和更短的电池寿命。

  FPGA具有许多传统组件所没有的优势,特别是针对中低产量的设备。

  芯片的可编程特性最多可以节省大约30%的开发时间,而且可以在以后进行升级。使用FPGA也能减少昂贵的电子元件的消耗,由于芯片设计的复杂性以及硅处理技术变得越来越复杂,FPGA已经越来越常见了。

  对于其他应用中的处理器核心有许多可供选择。如今在RISC更为常见的工业应用中,ARM7核心已经被诸如NXP,Atmel,ST和ADI等微控制器生产商广泛使用,同时ARM9也越来越受欢迎。Freescale等i.MX应用处理器基于高度集成了LCD控制器的ARM9处理器,在成像领域中正在获得越来越多的关注。

  对于成像应用,MIPS也正在努力从消费者/连接领域的主导地位向该市场进军,通过与Microchip联手,借助MIPS32核心开始登上32位处理器的舞台。偏好CISC架构的设计者可以从Intel和Renesas等公司找到实例。

  对于实时成像,尽管受到FPGA的强大威胁,DSP仍然占据了优势地位。在同一块硅芯片上同时包含MCU和DSP新型的平台已经问世,可以进行图像处理和通用处理。TI的最新款达芬奇处理器,是专为多媒体应用设计的。Freescale和ADI也提供非常强大的解决方案。

 

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