隨著醫(yī)療電子設(shè)備產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,，用于個人保健的移動手持式醫(yī)療電子設(shè)備也同樣在快速發(fā)展,。不管是手持式除顫儀還是動態(tài)血糖監(jiān)視儀,，設(shè)計這類產(chǎn)品都不是一件容易的事,。選擇適當?shù)脑M足設(shè)計規(guī)范要求,、盡可能降低成本,、確保設(shè)計方案的功率,、特別關(guān)注產(chǎn)品的實際大小等等,，都是在產(chǎn)品設(shè)計過程中必須考慮的問題,。除此之外，還必須確保產(chǎn)品簡單易用,，所用的元件符合FDA要求,。比如，其中一項規(guī)定是要求用于醫(yī)療電子設(shè)備的元件必須五年內(nèi)不停產(chǎn),。由于這些限制,，醫(yī)療電子設(shè)備的設(shè)計人員還必須關(guān)注如何縮短設(shè)計周期、減少元件數(shù)量,、降低產(chǎn)品成本,。當前的設(shè)計方法

　　圖1和圖2是目前市場上流行的兩款手持式醫(yī)療電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)框圖。圖1是血糖監(jiān)視儀的結(jié)構(gòu)框圖,，圖2是血壓監(jiān)視儀的結(jié)構(gòu)框圖,，圖3是它們的電源管理單元。

　　圖1：血糖監(jiān)視儀的結(jié)構(gòu)框圖,。

　　這兩種設(shè)備在基本電路構(gòu)造上非常相似,，只是連接的傳感器有所不同。

　　這種典型的手持式醫(yī)療電子設(shè)備主要包含內(nèi)核(執(zhí)行所有數(shù)據(jù)處理與系統(tǒng)級管理任務(wù)的微控制器),，以及外設(shè)元件,。其中，外設(shè)元件包括：

　　1. 傳感器,，血糖監(jiān)視儀中的有創(chuàng)／無創(chuàng)生物傳感器,，或者血壓監(jiān)視儀中的血壓傳感器；

　　2. ADC,，將從轉(zhuǎn)換器得到的模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字形式,；

　　3. 輸入信號處的濾波器，用于濾除噪聲,；

　　4. LCD控制器以及向用戶顯示相關(guān)信息的LCD,；

　　5.  USB接口,，可與PC同步，顯示并存儲數(shù)據(jù),；

　　6. 非易失性快閃存儲器,，可存儲代碼與數(shù)據(jù)；

　　7. 包含升壓轉(zhuǎn)換器與線性穩(wěn)壓器的電源管理系統(tǒng),。

　　外設(shè)元件都在微控制器外部,，通過通用GPIO或?qū)Ｓ靡_連接到微控制器。

　　然而,，這種設(shè)計方法存在一些局限性,，主要體現(xiàn)在以下方面：由于全部使用外部元件，所以元件數(shù)量很多,，需占用較多的PCB空間,；外部元件越多，PCB走線上感應(yīng)噪聲的幾率就越大,；所有元件是需經(jīng)過FDA認可,；硬件與軟件開發(fā)時間延長；很難方便地對設(shè)計方案加以改動,。

　　基于SoC的設(shè)計方案

　　不妨設(shè)想這樣一種情況：在包括了微控制器的單芯片上實現(xiàn)大多數(shù)外設(shè)元件功能,，也就是采用片上系統(tǒng)(SoC)或ASIC。如果希望支持可編程性,，那么選用SoC比較適合。如果實現(xiàn)大批量生產(chǎn),，那么ASIC在成本上更有優(yōu)勢,。這種設(shè)計方案的結(jié)構(gòu)框圖如圖4所示。

　　圖4：基于SoC的手持式醫(yī)療電子設(shè)備設(shè)計方案,。

　　由于大多數(shù)外設(shè)元件都集成到SoC中,，所有板上的元件數(shù)量大大減少。此外,，這種全新的設(shè)計方法還有以下優(yōu)勢：減少元件數(shù)量可大幅縮短設(shè)計周期,；由于硬件功能在芯片內(nèi)通過軟件實現(xiàn)，所以便于隨時根據(jù)需要修改設(shè)計方案,；減少外設(shè)元件也有助于減少噪聲,；通過禁用某些暫時不需要的芯片特性，可方便地降低電路板功耗,。

　　這些優(yōu)勢可對任何嵌入式產(chǎn)品設(shè)計帶來好處,。不過，在醫(yī)療電子設(shè)備設(shè)計中采用上述方法還有一些獨特優(yōu)勢,。

　　醫(yī)療電子設(shè)備的代碼非常復(fù)雜,，有的代碼編寫起來非常困難,。特別是創(chuàng)建一個讓所有元件都可無縫協(xié)作的架構(gòu)，常常是一個很大挑戰(zhàn),。每個元件使用什么接口,、有沒有足夠的I/O、不同接口能否通過多路復(fù)用技術(shù)支持一個以上的元件,，等等,，都是都是需要考慮的問題。此外,，最好還能在微控制器中拖放元件,、選擇配置設(shè)置、盡可能減少代碼編寫工作量同時又確保不同元件彼此協(xié)作,。設(shè)計人員還希望同一產(chǎn)品有不同版本,，以滿足不同價位需求，適應(yīng)市場和客戶需求的不斷變化,。

　　如果設(shè)計人員只需通過點擊操作就能禁用某個設(shè)計特性,，或者通過拖放操作就能增加特性，則必將縮短開發(fā)時間,、節(jié)約成本并根據(jù)不同市場需求推出相關(guān)產(chǎn)品,。這種設(shè)計方法還有助于縮短產(chǎn)品的驗證與測試時間。

　　采用基于SoC的設(shè)計方法還有助于滿足FDA的規(guī)定要求,，因為它能更方便地確保所用的SoC五年內(nèi)不停產(chǎn),。

　　基于PSoC的設(shè)計方案

　　賽普拉斯推出了一系列可編程片上系統(tǒng)(PSoC)器件，能很好地滿足上述應(yīng)用需求,。PSoC器件的可編程數(shù)字與模擬模塊經(jīng)過通過配置后,，可以執(zhí)行外設(shè)功能。圖5給出了基于 PSoC 的醫(yī)療電子設(shè)備典型結(jié)構(gòu)框圖,。

　　PSoC的另外一個優(yōu)勢,，是能讓設(shè)計人員在設(shè)備運行時也能靈活地修改功能，實現(xiàn)更好的電源管理與抗噪性能,。

　　基于SoC的設(shè)計方法的唯一潛在局限性,，是在某些設(shè)計方案中其成本可能要高于采用低成本微控制器加外設(shè)元件的方案。不過,，考慮到這種設(shè)計方法帶來的諸多優(yōu)勢,，這一潛在缺點也將變得微不足道。因此,，基于SoC的設(shè)計方法將是手持式醫(yī)療電子設(shè)備的設(shè)計趨勢,。