‘亚博游戏官网网址’通过基于SOC的方法设计手持医疗设备

作者:亚博国际游戏官网发布时间:2022-08-29 01:08

本文摘要:医疗设备产业的较慢发展,推展了对个人除颤器及动态血糖监视仪等手执医疗设备市场需求的大幅度提高。但实质上设计此类医疗设备并不是一项精彩的任务。 自由选择必要的组件符合设计规范拒绝、降低成本、尽量提升功率效率、竭力掌控设备的物理尺寸等仅有是设计此类产品时必需要考虑到的部分问题。此外,开发人员还必需要确保设备的可靠性,同时还需保证用于的所有组件全都合乎美国食物及药品管理局(FDA)的规范拒绝。 例如,FDA拒绝医疗设备用于的所有组件在今后5年内都必需维持量产状态。

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医疗设备产业的较慢发展,推展了对个人除颤器及动态血糖监视仪等手执医疗设备市场需求的大幅度提高。但实质上设计此类医疗设备并不是一项精彩的任务。

自由选择必要的组件符合设计规范拒绝、降低成本、尽量提升功率效率、竭力掌控设备的物理尺寸等仅有是设计此类产品时必需要考虑到的部分问题。此外,开发人员还必需要确保设备的可靠性,同时还需保证用于的所有组件全都合乎美国食物及药品管理局(FDA)的规范拒绝。

例如,FDA拒绝医疗设备用于的所有组件在今后5年内都必需维持量产状态。考虑到上述拒绝,许多开发人员都开始转而使用片上系统架构来延长设计周期,增加组件数量,并减少医疗应用于的产品成本。目前的设计方法  下列图1和图2得出的是目前市场上少见的两款手执医疗设备的方框图。第一个是血糖仪的方框图,而第二个是血压监测仪的方框图。

图3表明的是电源管理单元。  上述两款设备在基本结构方面彼此类似于。主要的区别在于其各自相连的传感器。  包含此类医疗设备的少见组件还包括:  核心  微控制器:继续执行所有数据处理和系统级管理任务。

  外围组件传感器:血糖仪使用入侵式/非入侵式生物感应器,血压监测仪使用压力传感器。  ADC:将来自传感器的模拟信号切换为数字形式。

  过滤器(滤波器):过滤器掉(杂讯)输出信号中的噪声。  LCD控制器和LCD玻璃基板(屏):为用户表明涉及信息。  USB模块:与PC实时,监控并存储数据,用作后期分析。

  非易失性存储器存储器:用作存储代码和数据。  电源管理系统:还包括降压转换器和线性稳压器。  外设组件外置放微控制器,并通过GPIO或专门的插槽与微控制器相连接。

  上述设计方法有不少局限性:  外部组件数量过多。组件数量的减少意味著必须更好的PCB空间。  外部组件就越多,PCB迹线产生噪声的几率也就越大。

 每个外部组件都必需分别获得FDA的批准后。  软硬件研发都很费力,造成研发时间缩短。

  无法改动或很难改动。基于SOC的设计方法  片上系统(SOC)架构获取了一种有所不同的设计方法,即在微控制器所处的芯片上构建或建模大部分外设。如果设备大规模生产的话,ASIC的成本一般来说较低。

不过,如果考虑到可编程性和灵活性的话,SOC则更为限于。此类设计的方框图如下右图:  我们可以看见,由于大多数外设组件都构建到了SOC,板上组件数量立刻增加了很多。此外,该新型设计方法还具备以下优势:  组件数量的增加同时可大幅度延长设计周期。

  由于可通过软件在芯片中建模硬件,因此可根据必须便利地对设计展开改动。  外设数量的增加可减少有所不同外界来源对板所导致的噪声影响。  因为SOC的某些特性在不必须时可以重开,电源管理因而以求修改。  上述优势限于于任何嵌入式产品设计,而对医疗设备设计人员来说更加有独有的优势。

例如,医疗设备应用于代码非常复杂,工程师有时很难成功撰写。但最好的是创立一个让所有组件皆无缝协作的架构,因其必需要解决问题每个组件用于什么模块、I/O否够用以及如何通过有所不同模块的多路复用反对多个组件工作等各种问题。  利用SOC的可再行配备性,管理模块的工作以求修改,不必须再行手动撰写设备驱动程序、API和代码,而是可以自由选择最佳配备设置,撰写尽可能少的代码,保证组件相互协作。

这种方法还可使开发人员通过转变SOC的配备落成或停止使用某些特性来公布同一产品的有所不同版本,以符合有所不同价位的必须。产品的销售定价既可以提高也可以减少,价格的提高可以通过减少特性来构建。这种充分发挥可再行配备性的方法延长了研发时间,节约了成本,而更加最重要的是这种方法能使公司发售符合有所不同细分市场需求的产品。

利用这种设计方法还可延长设备检验和测试的时间。此外,使用基于SOC的设计方法也有助公司合乎FDA的规定,因为保证明确的一款SOC在今后五年内维持量产状态比保证大量的外部组件要更容易得多。

下列图5表明的是使用可再行配备架构的医疗设备示意图,该产品使用了包括可编程数字和仿真模块的赛普拉斯可编程片上系统(PSoC)。  可编程SOC架构还可让设计人员灵活性地动态变更涉及功能,根据适当应用于和明确的工作环境提高电源管理和外用噪性。

但这种方法有一个潜在的局限性,就是针对明确设计(各不相同应用于数量和组件的可用性)而言,SOC在实际用于中有可能比低成本微控制器配上外设组件时的成本要低一些。不过,考虑到用单一器件替代众多有所不同器件的优势,如设计的修改、可靠性的提升、总享有成本的减少等,基于SOC的设计方法对许多医疗应用于来说仍称得上一种令人信服的自由选择。


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