儀器及醫(yī)療電子的發(fā)展趨勢

　　本文將只專注于兩個方面：高端成像系統(tǒng)和便攜式診斷系統(tǒng)。這兩種類型的應(yīng)用都具有相似的需求，即能夠提供高性能和高精度的組件。

　　以上提到的系統(tǒng)需要準確的測量，精確的數(shù)據(jù)處理和高度復(fù)雜的數(shù)字處理，特別是輸出形式為圖像或視頻的情況。這些技術(shù)也轉(zhuǎn)移到了其他領(lǐng)域，比如軍事/航天和運輸。

　　硅設(shè)計的進步意味著關(guān)鍵性半導(dǎo)體的精密程度已經(jīng)極大提高，特別是DSP，F(xiàn)PGA，微控制器和高性能模擬器件。同樣的，由于這些應(yīng)用中加入了觸摸屏和更加精密的人機界面，所以成像科技正在融入越來越多的傳統(tǒng)半導(dǎo)體領(lǐng)域。

　　處理

　　許多器械和醫(yī)療系統(tǒng)使用視頻和圖像輸出，以方便診斷，因此會大量應(yīng)用信號處理技術(shù)。

　　放射成像，斷層成像，超聲波和熒光透視是這些應(yīng)用的一小部分實例。

　　要實現(xiàn)這些功能需要廣泛的科技知識，而性能和功耗之間的權(quán)衡依然存在(即使隨著技術(shù)不斷進步，這種權(quán)衡已經(jīng)越來越少了)，使得關(guān)注的焦點集中在適于使用的技術(shù)上。一般來說，高端處理是指可編程邏輯方案和DSP，而將功耗作為關(guān)鍵因素的低端領(lǐng)域則是指微控制器。當然，這些科技之間的差別正在以極快的速度減少，如今可編程方案已經(jīng)能在在手持設(shè)備上找到了。

　　諸如FPGA和CPLD的可編程邏輯現(xiàn)在已經(jīng)融合了完整的微控制器和其他的專用軟IP模塊，而且具有多個并行路由通道，負責在一個時鐘周期的時間內(nèi)執(zhí)行全部算法。請注意這樣的系統(tǒng)包含了較長的管線，意味著可以在一個時鐘周期內(nèi)處理算法，但是從獲取輸入到對輸出產(chǎn)生影響為止會存在延遲。

　　由于這些算法的實現(xiàn)是通過數(shù)字的方式，所以性能是一個需要考慮的問題。處理算法越快，產(chǎn)品就具有更大的靈活性和更高的價值。然而高速可能意味著更多的功耗和更短的電池壽命。

　　FPGA具有許多傳統(tǒng)組件所沒有的優(yōu)勢，特別是針對中低產(chǎn)量的設(shè)備。

　　芯片的可編程特性最多可以節(jié)省大約30%的開發(fā)時間，而且可以在以后進行升級。使用FPGA也能減少昂貴的電子元件的消耗，由于芯片設(shè)計的復(fù)雜性以及硅處理技術(shù)變得越來越復(fù)雜，F(xiàn)PGA已經(jīng)越來越常見了。

　　對于其他應(yīng)用中的處理器核心有許多可供選擇。如今在RISC更為常見的工業(yè)應(yīng)用中，ARM7核心已經(jīng)被諸如NXP，Atmel，ST和ADI等微控制器生產(chǎn)商廣泛使用，同時ARM9也越來越受歡迎。Freescale等i.MX應(yīng)用處理器基于高度集成了LCD控制器的ARM9處理器，在成像領(lǐng)域中正在獲得越來越多的關(guān)注。

　　對于成像應(yīng)用，MIPS也正在努力從消費者/連接領(lǐng)域的主導(dǎo)地位向該市場進軍，通過與Microchip聯(lián)手，借助MIPS32核心開始登上32位處理器的舞臺。偏好CISC架構(gòu)的設(shè)計者可以從Intel和Renesas等公司找到實例。

　　對于實時成像，盡管受到FPGA的強大威脅，DSP仍然占據(jù)了優(yōu)勢地位。在同一塊硅芯片上同時包含MCU和DSP新型的平臺已經(jīng)問世，可以進行圖像處理和通用處理。TI的最新款達芬奇處理器，是專為多媒體應(yīng)用設(shè)計的。Freescale和ADI也提供非常強大的解決方案。