儀器及醫療電子的發(fā)展趨勢

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

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

　　硅設計的進(jìn)步意味著(zhù)關(guān)鍵性半導體的精密程度已經(jīng)極大提高，特別是DSP，FPGA，微控制器和高性能模擬器件。同樣的，由于這些應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(lái)越多的傳統半導體領(lǐng)域。

　　處理

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

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

　　要實(shí)現這些功能需要廣泛的科技知識，而性能和功耗之間的權衡依然存在(即使隨著(zhù)技術(shù)不斷進(jìn)步，這種權衡已經(jīng)越來(lái)越少了)，使得關(guān)注的焦點(diǎn)集中在適于使用的技術(shù)上。一般來(lái)說(shuō)，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)能在在手持設備上找到了。

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

　　由于這些算法的實(shí)現是通過(guò)數字的方式，所以性能是一個(gè)需要考慮的問(wèn)題。處理算法越快，產(chǎn)品就具有更大的靈活性和更高的價(jià)值。然而高速可能意味著(zhù)更多的功耗和更短的電池壽命。

　　FPGA具有許多傳統組件所沒(méi)有的優(yōu)勢，特別是針對中低產(chǎn)量的設備。

　　芯片的可編程特性最多可以節省大約30%的開(kāi)發(fā)時(shí)間，而且可以在以后進(jìn)行升級。使用FPGA也能減少昂貴的電子元件的消耗，由于芯片設計的復雜性以及硅處理技術(shù)變得越來(lái)越復雜，FPGA已經(jīng)越來(lái)越常見(jiàn)了。

　　對于其他應用中的處理器核心有許多可供選擇。如今在RISC更為常見(jiàn)的工業(yè)應用中，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(shí)ARM9也越來(lái)越受歡迎。Freescale等i.MX應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(lái)越多的關(guān)注。

　　對于成像應用，MIPS也正在努力從消費者/連接領(lǐng)域的主導地位向該市場(chǎng)進(jìn)軍，通過(guò)與Microchip聯(lián)手，借助MIPS32核心開(kāi)始登上32位處理器的舞臺。偏好CISC架構的設計者可以從Intel和Renesas等公司找到實(shí)例。

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