高性能嵌入式ARM MPU在医疗电子系统中的应用

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     当前,全球医疗电子行业正逐渐展现出诱人的发展前景,产品更新换代的速度不断提高,同时,由于医疗电子产品自身的特殊性,对元器件的性能、功耗、可靠性和集成度等方面都提出了极高的要求。全球各大著名的半导体厂商纷纷推出一系列适合该应用领域的产品。

基于ARM内核的32位嵌入式微处理器(MPU),以其高性能、低功耗和丰富的片内资源,成为目前众多医疗电子产品开发平台的首选。其中,Cirrus Logic公司推出的旗舰产品EP9315,是目前集成度最高的ARM处理器。该处理器采用ARM920T内核,拥有200MHz主频的高性能,内嵌数学协处理器、图形加速引擎,集成包括IDE和PCMCIA等接口在内的丰富的外围电路,满足工业级的标准和极具吸引力的性价比,使其在众多嵌入式微处理器中脱颖而出,成为下一代医疗电子产品开发平台的理想选择。


应用需求


医疗电子产品种类繁多,功能不一。根据其应用场合分类,包括超声成像系统、多参数监护系统、常规检验系统等。


现在的医疗电子产品总是采用最新的技术,以期获得强大的性能来完成日益复杂的算法和众多的功能,满足不断升级的临床应用需求。其应用需求主要表现在以下方面:


1. 随着产品性能的逐步提升,需要硬件来完成大量的算法和逻辑运算。如B超和高端监护仪等产品已开始大量使用FPGA器件;


2. 大尺寸显示屏和触摸屏的广泛应用。目前超声产品,多参数监护仪和一些检验产品如血球仪、生化分析仪等大多使用10'~15'范围内的大尺寸显示屏,采用640×480、800×600或者1024×768的分辨率。另外,触摸屏在该领域的使用也越来越广泛;


3. 大数据量的存储。像B超和彩超等产品由于应用层软件的日益庞大和图像深度存储的需要,已开始外接标准IDE硬盘;


4. 外围接口的需要。如网络接口和USB接口在医疗电子产品中已不可或缺;


5. 音频Codec的应用。例如在彩超系统中,就需要通过音频Codec来完成多普勒血流音频数据的编解码;


6. 便携式产品的出现增加了对功耗的关注程度。


上述一系列的应用需求对微处理器平台提出了更高的要求,工程师在选型时往往希望速度更快、集成度更高而功耗更低,尤其是在高集成度方面,不仅可以保证设计工作的便捷性和可靠性,而且能够有效地控制成本。


EP9315的独特优势


微处理器作为系统的核心控制器件,其各项指标往往是工程师们在选型时最为关注的。与其他基于ARM9内核的嵌入式微处理器相比较,Cirrus Logic公司的EP9315无论是在整体性能、片内外围接口,以及系统成本方面,都有比较明显的优势。EP9315的结构框图如图1所示。
 

 

EP9315各项指标如下:


1. 集成主频为200MHz的ARM920T内核以及支持Linux、Windows CE和其他许多嵌入式操作系统的内存管理单元(MMU)。拥有16KB指令缓存和16KB数据缓存;


2. 内嵌MaverickCrunch数学协处理器,显著提高了对单/双精度整数及浮点的运算速度,有助于复杂算法的运算。这在其他ARM微处理器中非常少见;


3. 集成2D图形加速引擎,通过块复制、块填充等操作,增强系统的图像处理能力。该图像加速引擎独立于微处理器,不会增加系统开销。最高可支持到1024×768的分辨率,基本满足大多数医疗电子产品的大尺寸屏应用;


4. 丰富的片内/外围接口资源,完全可以满足目前各类医疗电子产品的应用需求。从表1中可以看到Cirrus Logic的基于ARM9的全系列微处理器的各项参数。
 

 

 

 
 
 

 

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