盡管經(jīng)濟(jì)疲軟，但醫(yī)療設(shè)備行業(yè)仍在繼續(xù)增長，并帶來了大量的嵌入式設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。根據(jù)AARP的數(shù)據(jù)，65歲以上的美國人人數(shù)將在未來30年內(nèi)翻一番。這種增長將引發(fā)便攜式醫(yī)療設(shè)備的持續(xù)發(fā)展，以監(jiān)測和分析老齡化人口的復(fù)雜醫(yī)療狀況。在今年于硅谷舉行的嵌入式系統(tǒng)大會(huì)（ESC）上，我會(huì)見了幾家為下一代醫(yī)療設(shè)備應(yīng)用開發(fā)硬件和軟件的供應(yīng)商，每個(gè)人都同意嵌入式設(shè)計(jì)人員必須為增加的軟件復(fù)雜性和無處不在的連接做好準(zhǔn)備。

醫(yī)療器械設(shè)計(jì)

在本期的策略部分，我們將介紹設(shè)計(jì)人員可用于醫(yī)療設(shè)備開發(fā)、制造和支持的一些技術(shù)和工具。WIN企業(yè)的Chiman Patel描述了幾個(gè)醫(yī)學(xué)案例研究，其中現(xiàn)成的計(jì)算機(jī)模塊（COM）用于簡化設(shè)備開發(fā)，縮短上市時(shí)間，簡化產(chǎn)品更新并延長設(shè)備預(yù)期壽命。他的例子包括血?dú)夥治鰞x，DNA研究系統(tǒng)和激光美容治療設(shè)備。

醫(yī)療器械制造的另一個(gè)重要部分是校準(zhǔn)程序，用于驗(yàn)證生產(chǎn)測量的準(zhǔn)確性。沃勒系統(tǒng)的沃爾特·麥克萊（Walt Maclay）概述了低成本驗(yàn)證程序的要求，以校準(zhǔn)一次性導(dǎo)管中包含的溫度和壓力傳感器。Walt展示了制造商如何遵守FDA關(guān)于測量設(shè)備驗(yàn)證和美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST）可追溯性的法規(guī)。他還介紹了確定已批準(zhǔn)產(chǎn)品校準(zhǔn)程序的測試方法、測量精度和記錄保存要求的技術(shù)。

醫(yī)療設(shè)備是軟件復(fù)雜性不斷升級(jí)的各種關(guān)鍵應(yīng)用之一，可以從軟件驗(yàn)證工具中受益，以驗(yàn)證質(zhì)量并確保安全可靠的操作。我們的軟件部分回顧了靜態(tài)代碼分析工具和方法，設(shè)計(jì)人員可以使用這些工具和方法來幫助查找和糾正可能易受攻擊的代碼。Coverity的Rutul Dave將靜態(tài)分析引入“最具成本效益，自動(dòng)化和可重復(fù)的方法，以應(yīng)對(duì)確保復(fù)雜軟件質(zhì)量的挑戰(zhàn)。

向多核處理器的遷移增加了當(dāng)今嵌入式軟件的復(fù)雜性。開發(fā)人員必須編寫利用多個(gè)內(nèi)核的代碼，以獲得承諾的性能改進(jìn)。多線程編程很困難，并且容易受到新的缺陷類型的影響，例如競爭條件，死鎖和饑餓。格拉瑪科技的保羅·安德森（Paul Anderson）研究了這些多核軟件缺陷，并描述了隔離它們所需的工具。我很幸運(yùn)地在ESC與Paul一起度過了一段時(shí)間，發(fā)現(xiàn)了他對(duì)多核和多線程應(yīng)用程序靜態(tài)分析的下一步想法。

低功耗策略

為了減少元件數(shù)量并降低功耗要求，設(shè)計(jì)人員采用硅技術(shù)來實(shí)現(xiàn)適合多種嵌入式應(yīng)用的低成本平臺(tái)。該技術(shù)包括多核處理器、FPGA 和片上系統(tǒng) （SoC） 設(shè)備，以及來自設(shè)備供應(yīng)商、第三方供應(yīng)商和開源社區(qū)的 IP 核。這些技術(shù)的共同目標(biāo)是以更低的功耗實(shí)現(xiàn)更高的性能。

在我們的“芯片”部分中，我們提供了有關(guān)從低功耗硬件中提取性能的最新技術(shù)的更新。Cadence設(shè)計(jì)系統(tǒng)的Pete Hardee提醒設(shè)計(jì)人員，即使硬件針對(duì)最小功耗進(jìn)行了優(yōu)化，軟件和集成團(tuán)隊(duì)也必須正確利用節(jié)能功能。Pete 指出，典型移動(dòng)多媒體設(shè)備中最大的功耗來自外設(shè)、內(nèi)存架構(gòu)和數(shù)字處理器子系統(tǒng)。他還為基于FPGA而不是最終SoC的硬件原型上的系統(tǒng)啟動(dòng)提供了省電技巧和注意事項(xiàng)。

低功耗要求并非便攜式嵌入式設(shè)備所獨(dú)有。西格瑪設(shè)計(jì)的約瑟夫·斯皮薩克描述了能源之星和歐盟委員會(huì)等監(jiān)管機(jī)構(gòu)規(guī)定的機(jī)頂盒的功耗規(guī)則。雖然這些機(jī)頂盒必須支持高清視頻、3D 圖形、Web 瀏覽、游戲和網(wǎng)真等高級(jí)應(yīng)用，但它們必須以更低的功耗實(shí)現(xiàn)。低功耗設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)包括運(yùn)行安靜和物料清單較低。Joseph表示，風(fēng)扇是最脆弱的消費(fèi)電子元件，通常是第一個(gè)斷裂的。

這些文章告訴我們，無論您的設(shè)計(jì)目標(biāo)是醫(yī)療設(shè)備還是機(jī)頂盒，您都面臨著類似的挑戰(zhàn)：產(chǎn)品開發(fā)、上市時(shí)間、設(shè)備認(rèn)證、軟件分析和降低功耗。我們計(jì)劃搜索嵌入式社區(qū)，以發(fā)現(xiàn)提示和技術(shù)，使您在競爭中保持領(lǐng)先地位。特別是，我們正在密切關(guān)注多核更新和相關(guān)軟件。請(qǐng)向我們提供您對(duì)文章和更新的想法，我們可以提供這些文章和更新，以支持您的設(shè)計(jì)工作。

審核編輯：郭婷