全新片上可編程系統(tǒng)（SOPC）多參監(jiān)護(hù)儀專用主控板簡介

　　主控板是多參監(jiān)護(hù)儀執(zhí)行信息處理的核心部件，主要解決臨床生理信息的傳輸、存儲、顯示、交換和信息數(shù)據(jù)的組合加工。特別是數(shù)字化醫(yī)院的發(fā)展，HIS、CIS 系統(tǒng)的建立和普遍使用，使得多參監(jiān)護(hù)儀不僅是一個生理參數(shù)的顯示和記錄終端，而且正成為醫(yī)療單位信息系統(tǒng)中必不可少的一個重要的臨床、生理信息平臺。它的許多技術(shù)指標(biāo)直接體現(xiàn)了多參監(jiān)護(hù)儀整機(jī)的重要技術(shù)性能指標(biāo)。在多參監(jiān)護(hù)儀市場競爭日趨激烈的今天，選擇一款技術(shù)既先進(jìn)，性能價格比又高的主控板，無疑可以大大提高它的市場競爭力。

　　一、目前國內(nèi)多參監(jiān)護(hù)儀主控板的現(xiàn)狀：

　　目前我國大多數(shù)主流廠商已基本上不再使用常規(guī)工控主板，而開始改用專門的所謂ARM 主控板。ARM 主控板中的核心部件ARM 芯片，其實是一種通用配置的片上系統(tǒng)（System On Chip,簡稱SOC）芯片，是由ARM 芯片開發(fā)商根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)的通用配置制作的ASIC 芯片。這種通用配置的芯片無法直接滿足象多參監(jiān)護(hù)儀這樣一些有著特殊要求的應(yīng)用領(lǐng)域。如：實時滾屏顯示；多串口的實時響應(yīng)；有線、無線信息通信接口多樣化；多種顯示接口以及對多種TFT 顯屏兼容性的要求等。

　　為了彌補(bǔ)ARM 芯片無法完成的這些特殊功能，目前一般采用在ARM 芯片外圍加接專用IC 和FPGA 芯片，在FPGA 芯片中燒入各種硬件電路，配合專用IC 芯片，在PCB 板上以“打補(bǔ)丁”的方式實現(xiàn)上述特殊功能。采用這種方法雖然在某種程度上可以勉強(qiáng)解決一些問題，但在生產(chǎn)和調(diào)試的具體實施上存在較大技術(shù)難度，而且存在費(fèi)用較高、靈活性差和不易更新?lián)Q代等缺點(diǎn)。更重要的是這些在PCB 板上通過“打補(bǔ)丁”補(bǔ)上去的電路，不屬于ARM 微處理器系統(tǒng)的一部分，無法受ARM 微處理器的指令控制，使這些“補(bǔ)丁”電路無法實現(xiàn)智能化，更無法與系統(tǒng)其它資源相兼容，結(jié)果導(dǎo)致系統(tǒng)整體的智能化程度大大降低。直接影響了產(chǎn)品的質(zhì)量和功能的提升。

　　目前多參監(jiān)護(hù)儀產(chǎn)品經(jīng)過幾十年的發(fā)展，市場競爭已十分激烈，為保持競爭中的優(yōu)勢，以求在產(chǎn)品市場中占有自己的一席之地，就必須不斷采用新的技術(shù)，加快企業(yè)產(chǎn)品的技術(shù)更新速度。過去一般產(chǎn)品10 年更新?lián)Q代，現(xiàn)在3 到5 年就要更新了。產(chǎn)品智能化程度的高低和新產(chǎn)品更新速度的快慢，已經(jīng)成為衡量一個企業(yè)是否具有市場競爭優(yōu)勢的重要標(biāo)志。

　　二、 片上可編程系統(tǒng)（）介紹

　　當(dāng)今電子系統(tǒng)的設(shè)計已不再是利用各種通用IC 進(jìn)行PCB 板級的設(shè)計和調(diào)試，而是轉(zhuǎn)向以大規(guī)模ASIC 為物理載體的系統(tǒng)芯片的設(shè)計，簡稱SOC（System On Chip）,或者轉(zhuǎn)向以大規(guī)模FPGA 為物理載體的系統(tǒng)芯片的設(shè)計，稱為可編程片上系統(tǒng),簡稱SOPC（System On Programmable Chip）.

　　另一方面，由于近年來集成電路工藝的成熟和EDA 工具的迅速發(fā)展，使得電子系統(tǒng)設(shè)計者并不需要過多地關(guān)注半導(dǎo)體集成工藝，完全可以利用現(xiàn)有的成熟工藝，在EDA 工具的幫助下完成整個系統(tǒng)的全部設(shè)計，并最終或者委托IC 制造商進(jìn)行ASIC 生產(chǎn)，或者直接在FPGA 上實現(xiàn)。

　　構(gòu)建SOPC 和SOC 的共同特點(diǎn)是，在不同的目標(biāo)物理載體內(nèi)都以軟核IP（Intellectual Property Core）作為基本構(gòu)件。它們都以硬件描述語言為主要設(shè)計手段，借助于以計算機(jī)為平臺的EDA 工具進(jìn)行。專用SOPC 芯片設(shè)計技術(shù)主要是指面向單片專用SOC 芯片設(shè)計技術(shù)的計算機(jī)技術(shù)，與通用SOC 芯片設(shè)計技術(shù)相比，其特點(diǎn)有：

　　設(shè)計全程，包括電路系統(tǒng)描述、硬件設(shè)計、仿真測試、綜合、調(diào)試、系統(tǒng)軟件設(shè)計，直至整個系統(tǒng)的完成，都由計算機(jī)進(jìn)行?！　≡O(shè)計技術(shù)直接面向用戶，即專用集成電路的被動使用者同時也可能是專用集成電路的主動設(shè)計者?！　∠到y(tǒng)級專用集成電路的實現(xiàn)有了更多的途徑，即除傳統(tǒng)的ASIC 器件外，還能通過大規(guī)模FPGA 等可編程器件來實現(xiàn)。

　　三、XJ-SOPC-104 多參監(jiān)護(hù)儀專用主控板的技術(shù)特點(diǎn)

　　為趕超世界先進(jìn)水平，更多更快地設(shè)計生產(chǎn)出性能更加優(yōu)越的產(chǎn)品，我們采用了上述FPGA嵌入軟核IP的SOPC新技術(shù)，開發(fā)出了與以往完全不同的，新型的多參監(jiān)護(hù)儀專用主控板，即“XJ-SOPC-104多參監(jiān)護(hù)儀專用工業(yè)控制板”。該工控板的核心器件FPGA承載了該板的SOPC，是以嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，集軟硬件于一體的專用系統(tǒng)級芯片。多參監(jiān)護(hù)儀主控板的所有特殊功能要求，都可以出色地由SOPC中的硬件和軟件協(xié)同完成。具有技術(shù)先進(jìn)、各項專用技術(shù)指標(biāo)先進(jìn)、智能化程度高、性能穩(wěn)定可靠、功耗低、易于加工生產(chǎn)以及具有較高的性能價格比等優(yōu)點(diǎn)。