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(zhǎng)，并帶來(lái)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(guó)人人數(shù)將在未來(lái)30年內(nèi)翻一番。這種增長(zhǎng)將引發(fā)便攜式醫(yī)療設(shè)備的持續(xù)發(fā)展，以監(jiān)測(cè)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(wú)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(jiǎn)化設(shè)備開發(fā)，縮短上市時(shí)間，簡(jiǎn)化產(chǎn)品更新并延長(zhǎng)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(cè)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(cè)量設(shè)備驗(yàn)證和美國(guó)國(guó)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(cè)試方法、測(cè)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(lái)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(jìng)爭(zhēng)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(guò)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(lái)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(lái)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(lái)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(wú)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(jìng)爭(zhēng)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