對于面臨上市時間和預算壓力的嵌入式系統(tǒng)設計人員而言，構(gòu)建與購買決策至關重要。Matt 探討了塑造嵌入式 PC 市場的新技術，并解釋了嵌入式 PC 平臺如何將標準化的現(xiàn)成構(gòu)建塊與定制選項相結(jié)合，以應對下一代電子病歷 （EMR） 系統(tǒng)等要求苛刻的應用程序的挑戰(zhàn)。

在許多行業(yè)中，嵌入式系統(tǒng)設計人員在為其特定應用選擇合適的計算平臺時經(jīng)常面臨構(gòu)建與購買的困境。對于試圖解決上市時間和預算壓力的設計師來說，這個重要的決定可能是壓倒性的。由于每種方法都有其自身的優(yōu)點和缺點，因此應考慮許多特定于應用程序的因素。

這種困境給醫(yī)療應用設計人員帶來了巨大的問題，他們面臨著嚴格的行業(yè)要求，即滿足監(jiān)管批準的高可靠性、長達 10 年甚至超過 10 年的使用壽命以及快速傳輸大量數(shù)據(jù)進行分析的高性能。隨著醫(yī)院環(huán)境中對移動性的需求不斷增加，增加的要求包括更緊湊的外形尺寸以用于空間受限的應用以及提高電源效率。特定的設計要求可能包括對專用 I/O 的需求、增加的計算能力密度、無風扇系統(tǒng)、嚴格的修訂控制、固定或凍結(jié)的物料清單 （BOM） 或定制外殼。由于這些應用程序的關鍵性質(zhì)，對整個系統(tǒng)的服務和長期支持始終是必不可少的。

設計人員注意到嵌入式市場的一個明確趨勢：向 PC 兼容系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變。從性能和上市時間的角度來看，考慮到嵌入式 PC 板可以提供的好處，這是有道理的。如果經(jīng)過精心挑選，嵌入式 PC 板可以縮短設計周期并提高系統(tǒng)性能，從而使增強型、功能豐富的產(chǎn)品以前所未有的速度上市。

不斷變化的嵌入式 PC 市場

就像臺式 PC 市場一樣，嵌入式 PC 市場也在不斷變化。但是，嵌入式 PC 通常部署在需要 10 到 15 年更長生命周期的復雜應用中，而臺式 PC 的預期壽命為 5 年或更短。此外，鑒于其部署環(huán)境的性質(zhì)，嵌入式 PC 有望全天候完美運行。這給設計人員帶來了壓力，因為嵌入式 PC 市場的趨勢不斷變化，技術也在不斷發(fā)展。

一些新興趨勢正在影響嵌入式 PC 市場。多核技術的出現(xiàn)提供了一種有吸引力的方式來擴展組件并在嵌入式外形尺寸中添加功能，而不會顯著影響諸如熱輸出和功耗等能量變量。這使性能呈指數(shù)級增長，從而大大改進了功能。

縮小的組件幾何形狀也使主板上的功能數(shù)量顯著增加，從而可以將更多功能打包到更小的外形尺寸中。

病歷無紙化

醫(yī)療保健行業(yè)對便攜性和即時通信的需求推動了電子病歷 （EMR） 的發(fā)展。EMR 系統(tǒng)允許醫(yī)療保健專業(yè)人員從多個點（包括患者床邊、急診室或手術室）訪問實時患者記錄、用藥時間表、放射圖像和醫(yī)囑。EMR 系統(tǒng)節(jié)省了管理時間和成本，提供了一種比使用紙張更有效的方式來存儲和處理記錄。更重要的是，EMR 系統(tǒng)通過提供更安全、更高效、更方便的醫(yī)療保健系統(tǒng)來改善患者護理。

盡管有這些優(yōu)勢，但醫(yī)療保健行業(yè)在采用 EMR 和其他醫(yī)療信息技術方面進展緩慢。根據(jù)病歷研究所進行的 2007 年電子病歷趨勢和使用調(diào)查，有幾個障礙阻礙了 EMR 系統(tǒng)的實施。這些障礙包括缺乏足夠的資金或資源、切換到 EMR 系統(tǒng)的預期問題、難以從紙面上創(chuàng)建遷移計劃以及無法以可承受的成本找到 EMR 系統(tǒng)。

為了提高 EMR 系統(tǒng)的采用率，該技術必須具有成本效益、符合預期并提供無縫集成的途徑。此外，該技術還必須應對許多其他設計挑戰(zhàn)。醫(yī)囑和檢測報告等醫(yī)療記錄是法律文件，必須保持原樣并由創(chuàng)建者進行身份驗證。因此，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)必須非?？煽?。這些類型的系統(tǒng)也往往需要非常長的技術生命周期和凍結(jié) BOM 才能獲得必要的監(jiān)管批準。即使是系統(tǒng)中最小的更改也可能需要工程更改通知并導致進一步的認證機構(gòu)測試。在醫(yī)院環(huán)境中，設備還必須便攜、緊湊且堅固耐用。

除了醫(yī)療應用固有的核心需求外，每個醫(yī)療實踐也有自己的需求，系統(tǒng)需要一定程度的定制。這些自定義規(guī)格可能包括額外的 I/O、自定義外殼、品牌或機械修改。

在這種情況下，由于成本限制，從頭開始開發(fā)一個完整的定制系統(tǒng)是不切實際的，更不用說上市時間和驗證問題了。一種更可行的方法是嵌入式 PC 平臺，它將基于標準的功能與可集成的定制功能相結(jié)合，以滿足特定應用的獨特要求。

混合物的好處

縮短上市時間是設計人員轉(zhuǎn)向現(xiàn)成嵌入式 PC 平臺的最大原因之一。過去，添加定制電路被視為一種阻礙，因為這樣做會顯著減慢設計過程。如今，在預先驗證的平臺上添加新的和高級功能的能力已成為設計人員將嵌入式 PC 平臺用于他們的應用程序的又一充分理由。

為了向醫(yī)療設計人員提供最佳的嵌入式 PC 平臺以滿足他們的特定需求，有必要將標準化的現(xiàn)成構(gòu)建模塊與定制選項相結(jié)合?？貏?chuàng)將 ETX 嵌入式計算平臺整合到其嵌入式 PC 中，以實現(xiàn)更小、更靈活的平臺，只需更換 ETX 模塊即可輕松升級為更快的處理器。像 ETX 這樣的標準電路板外形尺寸是設計人??員可以添加高級功能的結(jié)構(gòu)，例如全彩圖形界面或與其應用程序唯一相關的專用 I/O。

經(jīng)過驗證的 PC 硬件和軟件標準還為嵌入式系統(tǒng)設計人員提供了利用開發(fā)工具、組件、外圍設備和應用軟件的基礎，這有助于他們降低開發(fā)成本并加快產(chǎn)品上市時間。

評估用于 EMR 的嵌入式 PC 平臺

一個涉及 EMR 應用程序的案例研究評估了是否從現(xiàn)成的白盒 PC 過渡到嵌入式 PC 模型，說明了將標準構(gòu)建塊與定制功能混合的優(yōu)勢。在這種情況下，北美最大的連鎖醫(yī)院之一的客戶正在升級其運行基于文本界面的老式單色啞終端系統(tǒng)。

新系統(tǒng)需要運行一些關鍵應用程序，包括用于管理醫(yī)療記錄的定制軟件，但不需要運行最新最好的辦公應用程序。這意味著它不需要大量的計算能力。然而，該系統(tǒng)需要足夠小以不顯眼，并且可靠且堅固，以承受繁忙的醫(yī)院環(huán)境。未來的設計考慮包括無線網(wǎng)絡功能，這將使這些設備能夠添加到移動護理站，這些移動護理站可以使用電池供電，而不是拴在壁掛式插頭上。系統(tǒng)總成本也是一個關鍵因素。

該客戶的 IT 團隊考慮了兩種方法來實現(xiàn)他們的目標：升級到現(xiàn)成的 PC 系統(tǒng)或切換到嵌入式系統(tǒng)?，F(xiàn)成的 PC 選項將客戶限制在評估時可用的處理器和其他功能。在這種特殊情況下，嵌入式系統(tǒng)所需的計算能力比市場上耗電大的桌面系統(tǒng)要少。因此，嵌入式系統(tǒng)可以使用更適合移動性要求的低功耗處理器。

另一個關鍵但不太明顯的考慮因素是客戶希望擺脫傳統(tǒng) PC 的外觀?？蛻舻睦碛墒?，如果系統(tǒng)看起來不像普通的 PC，那么患者和訪客就不太愿意干擾它。客戶希望設計一種足夠小且靈活的裝置，可以安裝在各種情況下，例如顯示器背面、移動站或機柜中。

為了滿足對可靠性和耐用性的需求，客戶考慮開發(fā)一種完全固態(tài)且沒有移動部件的裝置。這涉及到使用價格符合成本限制的 CompactFlash 存儲卡或固態(tài)驅(qū)動器?？紤]到這些要求，嵌入式系統(tǒng)更有意義。評估了兩個嵌入式計算平臺：Mini-ITX 主板和 ETX 計算機模塊 （COM）。兩種選擇都是無風扇的；然而，客戶選擇了 ETX 板，因為它更小、更通用，并且可以滿足未來的增強功能，例如可能的處理器升級。設計不顯眼，具有靈活的安裝選項，

該系統(tǒng)包含一個 LCD 和一個預先組裝在盒子中的嵌入式計算機。這讓客戶只需拔出設備，插入鼠標和鍵盤，啟動電源，幾分鐘內(nèi)即可開始運行。使用白盒系統(tǒng)，電纜將單獨包裹，并且組裝時間要長得多，特別是對于具有多個單元的安裝。這種更快的部署節(jié)省了時間，并最終節(jié)省了金錢。此外，由于嵌入式計算機公司通?？梢蕴幚砀?、更定制的系統(tǒng)發(fā)貨，因此該系統(tǒng)提供了定制操作系統(tǒng)安裝和品牌選項，包括定制啟動屏幕。

如本示例所示，通過現(xiàn)成的構(gòu)建塊進行一定程度的定制可以快速滿足特定的應用需求，同時仍能滿足成本預期。

審核編輯：郭婷