嵌入式系统 医疗仪器
算机技术为基础,并且软硬件可裁剪,适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。它一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户应用程序等部分组成(见图1),用于实现对其他设备的控制、监视或管理等功能。 嵌入式系统一般指非PC系统,它包括硬件和软件两部分。硬件包括处理器/微处理器、存储器及外设器件和I/O端口、图形控制器等。软件部分包括操作系统软件(OS)和应用程序编程。有时设计人员把这两种软件组合在一起。应用程序控制着系统的运作和行为;而操作系统控制着应用程序编程与硬件的交互作用。 嵌入式系统的特点 嵌入式系统的核心是嵌入式微处理器。嵌入式微处理器一般具备以下特点: (1)对实时多任务有很强的支持能力,能完成多任务并且有较短的中断响应时间,从而使内部的代码和实时内核的执行时间减少到最低限度; (2)具有功能很强的存储区保护功能。这是由于嵌入式系统的软件结构已模块化,而为了避免在软件模块之间出现错误的交叉作用,需要设计强大的存储区保护功能,同时也有利于软件诊断; (3)可扩展的处理器结构,以便最迅速地开发出满足应用的最高性能的嵌入式微处理器; (4)嵌入式微处理器必须功耗很低,尤其是用于便携式的无线及移动的计算和通信设备中靠电池供电的嵌入式系统更是如此,如需要功耗只有mW甚至μW级。 嵌入式系统同通用型计算机系统相比具有六大重要特征: (1)专用性强:嵌入式系统通常是面向特定应用的嵌入式CPU,与通用型的最大不同就是嵌入式CPU大多工作在为特定用户群设计的系统中,它通常都具有功耗低、体积小、集成度高等特点,能够把通用CPU中许多由板卡完成的任务集成在芯片内部,从而有利于嵌入式系统设计趋于小型化,移动能力大大增强,与网络的耦合也越来越紧密; (2)知识集成度高:嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术与各个行业的具体应用相结合后的产物。这一点就决定了它必然是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统; (3)系统内核小:嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率地设计,量体裁衣、去除冗余,力争在同样的硅片面积上实现更高的性能,这样才能在具体应用中对处理器的选择更具有竞争力; (4)系统精简:嵌入式系统和具体应用有机地结合在一起,一般没有系统软件和应用软件的明显区分。它的升级换代也是和具体产品同步进行,因此嵌入式系统产品一旦进入市场,便具有较长的生命周期; (5)高实时性和可靠性:为了提高执行速度和系统可靠性,嵌入式系统中的软件一般都固化在存储器芯片或单片机本身中,而不是存储于磁盘等载体中; (6)系统开发需要专门的开发工具和环境:嵌入式系统本身不具备自主开发能力,设计完成以后用户通常不能直接对其中的程序功能进行修改,因此必须有一套开发工具和环境才能进行开发。 嵌入式系统在医疗仪器中的应用 进入2008年,越来越多的利好消息出现在医疗仪器设备领域。近期,德国、澳大利亚都分别明确表示要在儿童医疗和全民医疗领域加大投入。而我国和墨西哥这样的发展中人口大国也将在2008年继续其备受世人瞩目的医疗改革。这些政府级别的投入将增加全社会对医疗仪器设备的需求。随着生活水平的不断提高,人们对于自身健康的关注也提升到一个前所未有的高度。今天,越来越多的高科技手段开始运用到医疗仪器的设计中。心电图、脑电图等生理参数检测设备,各类型的监护仪器、超声波、X射线成影设备、核磁共振仪器以及各式各样的物理治疗仪都开始在各地医院广泛使用。远程医疗、HIS、病人呼叫中心、数字化医院等先进理念的出现和应用,使医院的管理比以往任何时候都更加完善和高效,同时病人享受到更加快捷方便和人性化的服务。 在技术领域,医疗仪器设备则开始呈现向便携性和网络化发展的趋势。可以随身携带的血压计、血糖仪,可以在家庭或小型社康医院中使用的呼吸机、心电监护仪必然会有越来越大的市场需求。而网络化的进一步普及也正在进入医疗仪器设备领域,通过有线或无线技术,医生可以远程访问病人的资料;数字化网络化的医疗检测设备使病人不必再携带大量的检测资料奔波在医院的各个科室甚至是远隔千里的不同医院之间,从而节省了就医者的时间和重复检测的费用;而网络化的医疗仪器设备和系统也使远程医疗变为现实,身
嵌入式系统通常可按图2分类。嵌入式产品已经在航空航天、交通、电子、医疗仪器、通信、工控、金融、家电等行业得到广泛应用。
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