在醫(yī)療電子中，F(xiàn)PGA應用最為廣泛的在醫(yī)療成像領域，無論是歐洲、美國、日本或者是國內的主要醫(yī)療器械廠商都在大量地使用FPGA，其應用范圍主要有超聲成像、3D渲染、X射線的數(shù)據(jù)采集、核磁共振成像接口等。
現(xiàn)場可編程門陣列 (FPGA )是一種可配置的電子線路，內含可配置邏輯元件和可配置互聯(lián)元件，賽靈思的共同創(chuàng)始人之一 Ross Freeman 因發(fā)明FPGA而榮登2009 美國發(fā)明家名人堂。共同入選名人堂中的IC業(yè)者還有摩爾定律的發(fā)明者、貝爾電話的發(fā)明者以及愛迪生等等。在FPGA市場，賽靈思擁有著51%的市場占有率，客戶和市場非常多元化，在第三屆中國國際醫(yī)療電子技術大會（CMET2010）中，賽靈思亞太區(qū)市場及應用總監(jiān)張宇清與大家分享了FPGA在醫(yī)療電子方面的方案。
在醫(yī)療電子中，F(xiàn)PGA應用最為廣泛的在醫(yī)療成像領域，無論是歐洲、美國、日本或者是國內的主要醫(yī)療器械廠商都在大量地使用FPGA，其應用范圍主要有超聲成像、3D渲染、X射線的數(shù)據(jù)采集、核磁共振成像接口等等，除此之外，在內窺鏡或者是除顫器、病人監(jiān)護儀中也可以看到FPGA的蹤影。在這些應用中，F(xiàn)PGA可以提供比DSP強大的運算能力，讓成像過程中的一些算法得到高速的執(zhí)行。
賽靈思FPGA在醫(yī)療成像中的應用
賽靈思FPGA在醫(yī)療診斷、監(jiān)測和治療領域
經(jīng)過了25年的發(fā)展，F(xiàn)PGA的成本、功耗都得到了質的飛躍（功耗方面已經(jīng)非常接近傳統(tǒng)的IC，而其一顆FPGA通常可以代替幾顆DSP或其他IC）。比如賽靈思推出的最新產品系列高端的Virteh-6和的低端的Spartan-6都采用了40納米工藝，因此比上一代65納米的成本降低了60%，功耗降低了65%，IO的帶寬也超過1Tbps，其中Virteh-6擁有業(yè)界最多的接口功能（插端接口是一般FPGA的五倍，并且同時支持串性和并行的接口），而其可以選擇集成了不同DSP模塊數(shù)量的型號供選擇。功耗方面，Spartan-6低功耗器件在45K邏輯單元的情況下功率只有85毫瓦。
賽靈思最新FPGA系列產品可滿足醫(yī)療電子不同技術要求
賽靈思FPGA可提供更多的接口
另外，根據(jù)BDPI的報告，F(xiàn)PGA的運算速度是普通DSP的30倍，這是因為FPGA采取了不同的運算方式，可以同時執(zhí)行更多的指令。不過，雖然FPGA具有上述很多優(yōu)勢，但因為傳統(tǒng)的醫(yī)療設備設計的過程中絕大部分的工程師對FPGA非常陌生，因此存在一些設計門檻，比如需要工程師對硬件架構有一些了解，同時又會做軟件的編譯，因此并不是每一個設計工程師都可以開發(fā)。不過這一情況現(xiàn)在也得到了解決：美國第三方認證公司BDPI認證了業(yè)界兩家提供軟件的公司，通過他們的工具可以將C語言轉化為FPGA可用語言，這就降低了工程師進入FPGA編程領域的門檻，現(xiàn)在已經(jīng)得到了賽靈思和一些國內半導體大廠的運用。
在了解FPGA技術特性之后，我們來看下FPGA的一些具體應用，如國內最熱門的超聲應用。超聲可分為探測器、前端、后端部分和圖象處理等部分。下圖中紅色的地方就是FPGA應用比較多的領域，在以往的應用中這些部分通常都是由多顆FPGA或者是DSP等其他芯片共同來完成工作，而現(xiàn)在由于FPGA的運算能力和功能已經(jīng)足夠強大，通常采用一顆FPGA芯片即可滿足系統(tǒng)應用要求，如單顆Spartan-6 100T就可以滿足64通道的超聲的應用。另一方面，便攜式超聲是采用128個通道，需要150多個高速LVDS IO 來接收數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)DSP根本無法滿足，F(xiàn)PGA多接口的優(yōu)勢在這里就可以得到充分發(fā)揮。此外，便攜式超聲把波束形成器和解調器集成在單片F(xiàn)PGA中，需要數(shù)以百計的并行乘法器，以及便攜式超聲正向降低功耗的方向邁進，因而“便攜式”并不僅僅意味著從一個空間到到另一個空間的移動，同時還意味著電池壽命的延長。這些都可以通過FPGA的應用來滿足。
從上邊所講就可以看到賽靈思FPGA為超聲設計帶來的好處都包括：
IO 優(yōu)勢
Virtex-6, Spartan6 提供同質的IO , 且更易使用
Virtex-6, 為超聲提供比競爭產品多4.5倍的差分IO
DSP 優(yōu)勢
Virtex-6 DSP模塊的架構為超聲應用提供高2倍的容量
預加法器減少了波束形成器和解調器所需的乘法器
功耗優(yōu)勢
Virtex-6, Spartan6 -1L低功耗器件在同樣性能的基礎上功耗比競爭對手低20％
Virtex-6, Spartan6 -1 低成本器件可提供比競爭對手高達1個速度級別的性能和低9％的功耗
在超聲之外常見的還有內窺鏡，在科技進步的推動下，現(xiàn)在內窺鏡正在從1CCD到3CCD、從隔行到逐行、從標清（SD）到高清（HD）、從本機分辨率（Native resolution）到像素轉移（Pixel-shifting）技術轉變，全高清格式的實時圖像處理、圖像壓縮和無線傳輸都成為內窺鏡設計中的挑戰(zhàn)，而可以集成更多功能的FPGA也可以滿足這些需求：高性能的XtremeDSP解決方案有助于加速視頻和成像系統(tǒng)的開發(fā)和擴大DSP處理器為基礎的應用性能；高速LVDS SelectIO技術通過DVI、HDMI、SD - SDI ，以及Firewire 接口， 全高清1080p圖像傳輸提供足夠的帶寬；高速SERDES RocketIO技術通過HD-SDI, 3G-SDI 提供足夠的傳輸帶寬；MicroBlaze軟處理器為FPGA+DSP硬件加速系統(tǒng)的整合提供了靈活性。
內窺鏡可視化系統(tǒng)中的賽靈思FPGA
FPGA常見應用還有病人監(jiān)視器，現(xiàn)在病人監(jiān)視器擁有類似于蜂窩電話的高度集成低功耗設計，需要便攜的、靈活的器件能夠適應不同的臨床應用，需要支持各種有線和無線接口，需要有針對能力、功耗和系統(tǒng)的多功能性的單個或多個參數(shù)的器件，還需要具有移動性、易用性，和輕松的病人數(shù)據(jù)傳輸，此時賽靈思FPGA低功耗、提供靈活/同質的（Homogeneous） I/O、廣泛的的連接IP、基本構建模塊等即可讓病人監(jiān)視器廠商專注于整合和上市時間所帶來的附加價值。
最后介紹一下賽靈思提供的技術支持，賽靈思除了提供FPGA芯片、開發(fā)版和參考設計外，還提供“目標設計平臺”，這個平臺是一個完整的初始化的設計，包括了開發(fā)、芯片、軟件、一些驅動程式和文檔，工程師拿到之后可以開盒即用。.
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