СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА 2011-4

Ультразвук, илиэхография, использу ется в медицинской аппаратуре для ле чения почек или желчных камней, для удаления зубного камня и какметод ви зуализацииприустановлениидиагноза, поскольку ультразвук способен иссле довать всеорганы, которые содержат во дуикровь вбольшомколичестве. Тради ционно ультразвуковыепреобразовате лииспользуются для экзогенныхцелей, однако доступно оборудование и для ультразвуковой эндоскопии (эндоэхо графии). Оно используется, например, для скрининга (выводаизображенияна экран) яичников, простаты, сердцаиже лудка. Кроме этого, ультразвуковое обо рудованиеиспользуется вмикроскопах медицинских лабораторий. Процент использования «нетрадици онных» ультразвуковых приложений растёт, подтверждениемэтому является местное обезболивание при помощи ультразвука. Ультразвуковое оборудова ние становится всё более мобильным, благодаря чему его удобно использо вать для обследования пациентов как в медицинских учреждениях, так и служ бами спасателей и скорой помощи. Ка чество методов обследования также постоянно повышается. Пять лет назад трёхмерный ультразвук был новинкой. Сегодня он является повседневной ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ 22 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 4 2011 Модуль Kontron PCIe/104 с процессором Intel Atom E6x5C: вариации на тему мобильной ультразвуковой платформы Андрес Каммерманн (Германия) С выходом в свет Kontron Microspace ® MSMST стал доступен первый встроенный одноплатный компьютер PCIe/104, оснащённый процессором Intel Atom серии E600 и ПЛИС (FPGA) на одном кристалле. Это решение будет представлять большой интерес для разработчиков, например, ультразвукового оборудования, поскольку теперь они смогут использовать высокоинтегрированную платформу в качестве стандартного COTS&изделия под специальные технические требования заказчика. практикой. Технологии и характерис тики совершенствуются с каждымднём, иименно в этих условиях требуется ин новационная электроника. О БРАБОТКА СИГНАЛОВ ПРИ ПОМОЩИ ПЛИС Важной предпосылкой для внедре ния инноваций является рост вычисли тельноймощности.Например, дляизме рения скорости потока крови от сигна лов64датчиковсразрядностью12бити частотой выборки 25 нс в сочетании с эффектомДопплера,потребуетсявыпол нить до 10 млрд. операций в секунду (MOPS) [1]. ПЛИС обеспечивают хоро шую технологическую базу для первич ной обработки исходных данных от ультразвуковых датчиков. Во первых, за счёт непосредственной реализации не обходимых алгоритмов существенно возрастает вычислительная мощность. Во вторых, – и это также представляет интерес для производителей ультразву ковогооборудования, –благодарягаран тированному длительномужизненному циклу всего решения по сравнению с аппаратнымрешением, реализованным намикросхемахсзаданнойлогикой. Так, посравнениюсЦПОС,ПЛИСимеютгиб ко программируемую логику, т.е. разра ботчики обладают большей свободой при реализации интерфейсов и функ ций в соответствии с их требованиями. Крометого,ПЛИСпозволяетнастраивать процесс обработки исходных данных в зависимостиоттипаподключаемогодат чика. Благодарятакойгибкойнастройке каналов ввода вывода, OEM произво дителимедицинскогооборудованиямо гут эффективно разрабатывать целевые приложения в точном соответствии с предъявляемыми требованиями. Значи тельно снижаются риски, связанные со снятием с производства электронных компонентов, поскольку программи руемая логика позволяет сохранить IP (интеллектуальнуюсобственность)ипе ренести её на новые ПЛИСмикросхемы с минимальными усилиями. Все вышеперечисленные преимуще ства стали причиной резкого роста популярностиПЛИС в ультразвуковом оборудовании. Тем не менее, исполь зование только быстродействующих ПЛИС не позволяет создавать перспек тивнуюмедицинскую технику. Другим важным аспектом является x86 архи тектура, необходимая для визуализа ции, взаимодействия с пользователем и – в зависимости от оборудования – дальнейшей диагностики с помощью компьютера. Иименно в этом состояла реальная дилемма OEM производите лей: до сих пор не существовало стан дартной платформы с ПЛИС и х86 процессором на одном кристалле в ка честве COTS изделия или комплекта разработчика. Следовательно, всегда требовалось заказное проектирование. Эта ситуация в корне изменилась с по явлением новых решений на ПЛИС. Например,ввидеодноплатногокомпью тера PCIe/104 с интегрированнымпро цессором Intel Atom и ПЛИС Altera (FPGA) (см. рис. 1). COTS ПРОДУКТЫ И КОМПЛЕКТЫ РАЗРАБОТЧИКА Одноплатный компьютер Kontron MSMST PCIe/104 можно рассматривать как новый важный этап этой интегра ции, так как он является единственным в мире доступным решением с высо коинтегрированным модулем ЦПУ и ПЛИС. Симбиоз обеих технологий в компактной одноплатной COTS плат форме с длительнымжизненным цик лом упростит процесс проектирова ния приложений, минимизирует рис ки и затраты на разработку, а также снизит общую стоимость владения (TCO) конечного изделия. БлагодаряинтегрированнойПЛИСAl teraArriaIIGX,встроенныйодноплатный компьютерPCIe/104Microspace ® MSMST Рис. 1. Встроенный одноплатный компьютер PCIe/104 MICROSPACE ® MSMST компании Kontron © СТА-ПРЕСС