醫(yī)療電子平臺選擇：FPGA、ARM、DSP還是GPU？

“邁瑞對于處理器平臺的選擇有兩個看似矛盾的原則：‘多’和‘少’。其中‘多’是指多樣性，我們知道無論是DSP、ARM、X86還是FPGA、GPU，每個平臺都有各自的優(yōu)點和缺陷，因此在設計產(chǎn)品時就可以根據(jù)他們的特點進行選擇和搭配，處理器平臺的多樣性以及合理的搭配可以使產(chǎn)品更具有競爭力。”在日前舉辦的第三屆中國國際醫(yī)療電子技術大會（CMET2010）上，深圳邁瑞生物醫(yī)療電子硬件技術委員會執(zhí)行主任、系統(tǒng)工程師姚力與大家分享了邁瑞選擇處理器平臺的秘訣，“‘少’則是指的盡最大可能的減少處理器種類，多種處理器平臺不但會給制造方面帶來麻煩，在研發(fā)方面也會大大增加企業(yè)人力和資金的投入，每采用一個新的處理器平臺都需要購買新的軟件、重新培訓工程師等等。因此邁瑞的傳統(tǒng)是把首次使用獲得成功的處理器平臺在多個產(chǎn)品中反復應用，如果要使用一種新的處理器時，必須經(jīng)過技術委員會的聽證批準。”

據(jù)姚力介紹，邁瑞的明星產(chǎn)品便攜式彩色超聲儀M7中就使用了X86、FPGA、DSP 和ARM等多個平臺應對不同工作，其中主處理器采用了性能與價格皆高的Intel CORE 2 duo、信號處理采用運算能力更加強大的FPGA和DSP共同完成、面板部分采用Nios II、電源部分則使用了低端的ARM7系列產(chǎn)品，充分體現(xiàn)了邁瑞選擇處理器平臺原則中的“多”字。另外一個原則“少”則體現(xiàn)在同一系列的產(chǎn)品一旦選定處理器，今后的幾代產(chǎn)品中都將使用同樣平臺，幾乎不會再做更換。

邁瑞M7： 醫(yī)療電子處理器平臺選擇中的“多”

統(tǒng)一平臺重復使用： 醫(yī)療電子處理器平臺選擇中的“少”

這種代表了絕大多數(shù)醫(yī)療電子廠商選擇處理器平臺的策略使得多家處理器供應商瞄上了這一市場：“多”意味著只要你的處理器具有某種優(yōu)勢或特點就有可能會被選用，“少”則意味著一旦被選用，就獲取了一個訂單十分穩(wěn)定的長期客戶。因此在CMET2010上，NXP、Freescale、TI、ADI、Actel、Xilinx等處理器供應商都大力展示出了自己產(chǎn)品平臺的特色與優(yōu)勢。

恩智浦半導體大中華區(qū)市場總監(jiān)金宇杰介紹，NXP提供了從M3、M0到M4的一系列32位MCU，可以為醫(yī)療電子應用提供多樣化選擇。其中Cortex-M3系列產(chǎn)品性能更高，能夠從ARM7的應用順利過渡，具有USB OTG、Motor controlled PWM、QEI、CAN等豐富的周邊功能，還擁有內(nèi)存保護單元（MPU）、嵌套向量中斷控制器（NVIC）、Flash加速器、DMA等多種獨特的執(zhí)行工具；Cortex-M0系列中斷程序可使用C代碼、兼容M3以及超低功耗深度睡眠價格使其更有利于醫(yī)療電子設備達到更低的功耗、獲取更低的性價比；最新推出的M4系列則融合了MCU與DSP的功能，在處理DSP的算法速度上提高了5-10倍。

飛思卡爾半導體市場經(jīng)理何英偉表示，F(xiàn)reescale已經(jīng)在醫(yī)療電子領域耕耘了十余年，公司有專門的團隊針對醫(yī)療市場開發(fā)產(chǎn)品，如近期就推出了用于大量個人醫(yī)療應用的MCU輔助產(chǎn)品——首款通用串行總線（USB）軟件棧。在月底還將推出三款新的MCU：MC9S08LL/LH、MC9S08JE/MM、MCF51JE/MM，其中在JE和MM部分都會有兩個不同版本，提供兼容引腳、可無縫升級的8到32位的MCU，十分適合用于開發(fā)同系列高低檔產(chǎn)品。

德州儀器半導體事業(yè)部MSP430應用工程師郭君表示，MSP430系列已經(jīng)在醫(yī)療電子產(chǎn)品中廣泛應用。如TI 的低功耗 DSP 技術還可以消除由其它光源或讀取信息時出現(xiàn)的移動而導致的信號失真，僅提取重要信號。通過復雜算法，DSP 技術可精確讀取極低電平信號，這一附加處理功能在脈動式血氧計中非常有用，它能測量其它波長的吸收以檢測其它種類氧絡血紅蛋白的飽和度。另外MSP430還集成了信號鏈、電源管理和顯示驅動器元件，十分適合要求更多功能的新型醫(yī)療設備使用。

與其他廠商不同，ADI亞太區(qū)醫(yī)療業(yè)務資深業(yè)務經(jīng)理周文勝并沒有主推其DSP產(chǎn)品，而是劍走偏鋒，詳細介紹了ADI推出的脈搏血氧儀單板解決方案，使用該方案可以使醫(yī)療電子廠商迅速推出低成本、小尺寸、高性能的便攜式脈搏血氧儀，大概是希望能夠利用更加便捷的設計吸引一些設計能力不足或者想在便攜產(chǎn)品減少研發(fā)投入的廠商。

參加CMET2010的還有Xilinx與Actel兩個FPGA廠商，據(jù)賽靈思亞太區(qū)市場及應用總監(jiān)張宇清介紹，擁有超低功耗、超多接口、靈活配置以及更強計算能力等特點的FPGA更加適合醫(yī)療成像、診斷、監(jiān)測和治療等等醫(yī)療電子中專有應用，而FPGA更加有利于創(chuàng)新的特性也將在中國醫(yī)療電子產(chǎn)業(yè)升級的過程中發(fā)揮重要作用。Actel技術支持/培訓經(jīng)理戴夢麟則介紹了其獨有的基于Flash的FPGA技術，據(jù)其介紹，基于Flash的特性使得Actel FPGA具有上電即行、固件錯誤免疫等獨特優(yōu)勢。

而在大會上沒有出現(xiàn)的X86與GPU陣營也各有個的特點，如X86是目前計算機通用平臺，對于開發(fā)人員來講界面十分親和，而且X86產(chǎn)品經(jīng)過intel多年的努力，接口十分豐富，性能也相對較高，不過存在價格偏高、功耗偏大的先天缺陷，這一點intel目前正在彌補。GPU平臺雖然還未獲得大量使用，但依靠其圖像處理能力已經(jīng)獲得了醫(yī)療成像領域的廣泛關注，姚力甚至稱其為“下一代處理器平臺”。

不過，正如文章開頭所述，無論是那種處理器都不可能獨占市場。因而各家廠商需要做的不是拼命爭搶同一個市場，而是充分發(fā)揮自身技術的優(yōu)勢，專攻更加適合自己產(chǎn)品的應用市場。不但如此，彼此之間還應該進行更加充分的合作，從而讓終端產(chǎn)品廠商更加容易的進行搭配，這一點現(xiàn)在也得到了大家的認可，如賽靈思就與ARM開始了深度合作，在FPGA中集成了ARM內(nèi)核，MIPS也向Altera 公司授權了MIPS32TM 架構，相信隨著這些合作的深入，未來的處理器市場將會是百花齊放、各盡其責的一片大好場面。

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