PC平臺(tái)將現(xiàn)成的構(gòu)建塊與定制選項(xiàng)相結(jié)合

對(duì)于面臨上市時(shí)間和預(yù)算壓力的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員而言，構(gòu)建與購(gòu)買(mǎi)決策至關(guān)重要。Matt 探討了塑造嵌入式 PC 市場(chǎng)的新技術(shù)，并解釋了嵌入式 PC 平臺(tái)如何將標(biāo)準(zhǔn)化的現(xiàn)成構(gòu)建塊與定制選項(xiàng)相結(jié)合，以應(yīng)對(duì)下一代電子病歷 （EMR） 系統(tǒng)等要求苛刻的應(yīng)用程序的挑戰(zhàn)。

在許多行業(yè)中，嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員在為其特定應(yīng)用選擇合適的計(jì)算平臺(tái)時(shí)經(jīng)常面臨構(gòu)建與購(gòu)買(mǎi)的困境。對(duì)于試圖解決上市時(shí)間和預(yù)算壓力的設(shè)計(jì)師來(lái)說(shuō)，這個(gè)重要的決定可能是壓倒性的。由于每種方法都有其自身的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，因此應(yīng)考慮許多特定于應(yīng)用程序的因素。

這種困境給醫(yī)療應(yīng)用設(shè)計(jì)人員帶來(lái)了巨大的問(wèn)題，他們面臨著嚴(yán)格的行業(yè)要求，即滿(mǎn)足監(jiān)管批準(zhǔn)的高可靠性、長(zhǎng)達(dá) 10 年甚至超過(guò) 10 年的使用壽命以及快速傳輸大量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的高性能。隨著醫(yī)院環(huán)境中對(duì)移動(dòng)性的需求不斷增加，增加的要求包括更緊湊的外形尺寸以用于空間受限的應(yīng)用以及提高電源效率。特定的設(shè)計(jì)要求可能包括對(duì)專(zhuān)用 I/O 的需求、增加的計(jì)算能力密度、無(wú)風(fēng)扇系統(tǒng)、嚴(yán)格的修訂控制、固定或凍結(jié)的物料清單 （BOM） 或定制外殼。由于這些應(yīng)用程序的關(guān)鍵性質(zhì)，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的服務(wù)和長(zhǎng)期支持始終是必不可少的。

設(shè)計(jì)人員注意到嵌入式市場(chǎng)的一個(gè)明確趨勢(shì)：向 PC 兼容系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變。從性能和上市時(shí)間的角度來(lái)看，考慮到嵌入式 PC 板可以提供的好處，這是有道理的。如果經(jīng)過(guò)精心挑選，嵌入式 PC 板可以縮短設(shè)計(jì)周期并提高系統(tǒng)性能，從而使增強(qiáng)型、功能豐富的產(chǎn)品以前所未有的速度上市。

不斷變化的嵌入式 PC 市場(chǎng)

就像臺(tái)式 PC 市場(chǎng)一樣，嵌入式 PC 市場(chǎng)也在不斷變化。但是，嵌入式 PC 通常部署在需要 10 到 15 年更長(zhǎng)生命周期的復(fù)雜應(yīng)用中，而臺(tái)式 PC 的預(yù)期壽命為 5 年或更短。此外，鑒于其部署環(huán)境的性質(zhì)，嵌入式 PC 有望全天候完美運(yùn)行。這給設(shè)計(jì)人員帶來(lái)了壓力，因?yàn)榍度胧?PC 市場(chǎng)的趨勢(shì)不斷變化，技術(shù)也在不斷發(fā)展。

一些新興趨勢(shì)正在影響嵌入式 PC 市場(chǎng)。多核技術(shù)的出現(xiàn)提供了一種有吸引力的方式來(lái)擴(kuò)展組件并在嵌入式外形尺寸中添加功能，而不會(huì)顯著影響諸如熱輸出和功耗等能量變量。這使性能呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，從而大大改進(jìn)了功能。

縮小的組件幾何形狀也使主板上的功能數(shù)量顯著增加，從而可以將更多功能打包到更小的外形尺寸中。

病歷無(wú)紙化

醫(yī)療保健行業(yè)對(duì)便攜性和即時(shí)通信的需求推動(dòng)了電子病歷 （EMR） 的發(fā)展。EMR 系統(tǒng)允許醫(yī)療保健專(zhuān)業(yè)人員從多個(gè)點(diǎn)（包括患者床邊、急診室或手術(shù)室）訪(fǎng)問(wèn)實(shí)時(shí)患者記錄、用藥時(shí)間表、放射圖像和醫(yī)囑。EMR 系統(tǒng)節(jié)省了管理時(shí)間和成本，提供了一種比使用紙張更有效的方式來(lái)存儲(chǔ)和處理記錄。更重要的是，EMR 系統(tǒng)通過(guò)提供更安全、更高效、更方便的醫(yī)療保健系統(tǒng)來(lái)改善患者護(hù)理。

盡管有這些優(yōu)勢(shì)，但醫(yī)療保健行業(yè)在采用 EMR 和其他醫(yī)療信息技術(shù)方面進(jìn)展緩慢。根據(jù)病歷研究所進(jìn)行的 2007 年電子病歷趨勢(shì)和使用調(diào)查，有幾個(gè)障礙阻礙了 EMR 系統(tǒng)的實(shí)施。這些障礙包括缺乏足夠的資金或資源、切換到 EMR 系統(tǒng)的預(yù)期問(wèn)題、難以從紙面上創(chuàng)建遷移計(jì)劃以及無(wú)法以可承受的成本找到 EMR 系統(tǒng)。

為了提高 EMR 系統(tǒng)的采用率，該技術(shù)必須具有成本效益、符合預(yù)期并提供無(wú)縫集成的途徑。此外，該技術(shù)還必須應(yīng)對(duì)許多其他設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。醫(yī)囑和檢測(cè)報(bào)告等醫(yī)療記錄是法律文件，必須保持原樣并由創(chuàng)建者進(jìn)行身份驗(yàn)證。因此，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)必須非?？煽?。這些類(lèi)型的系統(tǒng)也往往需要非常長(zhǎng)的技術(shù)生命周期和凍結(jié) BOM 才能獲得必要的監(jiān)管批準(zhǔn)。即使是系統(tǒng)中最小的更改也可能需要工程更改通知并導(dǎo)致進(jìn)一步的認(rèn)證機(jī)構(gòu)測(cè)試。在醫(yī)院環(huán)境中，設(shè)備還必須便攜、緊湊且堅(jiān)固耐用。

除了醫(yī)療應(yīng)用固有的核心需求外，每個(gè)醫(yī)療實(shí)踐也有自己的需求，系統(tǒng)需要一定程度的定制。這些自定義規(guī)格可能包括額外的 I/O、自定義外殼、品牌或機(jī)械修改。

在這種情況下，由于成本限制，從頭開(kāi)始開(kāi)發(fā)一個(gè)完整的定制系統(tǒng)是不切實(shí)際的，更不用說(shuō)上市時(shí)間和驗(yàn)證問(wèn)題了。一種更可行的方法是嵌入式 PC 平臺(tái)，它將基于標(biāo)準(zhǔn)的功能與可集成的定制功能相結(jié)合，以滿(mǎn)足特定應(yīng)用的獨(dú)特要求。

混合物的好處

縮短上市時(shí)間是設(shè)計(jì)人員轉(zhuǎn)向現(xiàn)成嵌入式 PC 平臺(tái)的最大原因之一。過(guò)去，添加定制電路被視為一種阻礙，因?yàn)檫@樣做會(huì)顯著減慢設(shè)計(jì)過(guò)程。如今，在預(yù)先驗(yàn)證的平臺(tái)上添加新的和高級(jí)功能的能力已成為設(shè)計(jì)人員將嵌入式 PC 平臺(tái)用于他們的應(yīng)用程序的又一充分理由。

為了向醫(yī)療設(shè)計(jì)人員提供最佳的嵌入式 PC 平臺(tái)以滿(mǎn)足他們的特定需求，有必要將標(biāo)準(zhǔn)化的現(xiàn)成構(gòu)建模塊與定制選項(xiàng)相結(jié)合?？貏?chuàng)將 ETX 嵌入式計(jì)算平臺(tái)整合到其嵌入式 PC 中，以實(shí)現(xiàn)更小、更靈活的平臺(tái)，只需更換 ETX 模塊即可輕松升級(jí)為更快的處理器。像 ETX 這樣的標(biāo)準(zhǔn)電路板外形尺寸是設(shè)計(jì)人??員可以添加高級(jí)功能的結(jié)構(gòu)，例如全彩圖形界面或與其應(yīng)用程序唯一相關(guān)的專(zhuān)用 I/O。

經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的 PC 硬件和軟件標(biāo)準(zhǔn)還為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員提供了利用開(kāi)發(fā)工具、組件、外圍設(shè)備和應(yīng)用軟件的基礎(chǔ)，這有助于他們降低開(kāi)發(fā)成本并加快產(chǎn)品上市時(shí)間。

評(píng)估用于 EMR 的嵌入式 PC 平臺(tái)

一個(gè)涉及 EMR 應(yīng)用程序的案例研究評(píng)估了是否從現(xiàn)成的白盒 PC 過(guò)渡到嵌入式 PC 模型，說(shuō)明了將標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建塊與定制功能混合的優(yōu)勢(shì)。在這種情況下，北美最大的連鎖醫(yī)院之一的客戶(hù)正在升級(jí)其運(yùn)行基于文本界面的老式單色啞終端系統(tǒng)。

新系統(tǒng)需要運(yùn)行一些關(guān)鍵應(yīng)用程序，包括用于管理醫(yī)療記錄的定制軟件，但不需要運(yùn)行最新最好的辦公應(yīng)用程序。這意味著它不需要大量的計(jì)算能力。然而，該系統(tǒng)需要足夠小以不顯眼，并且可靠且堅(jiān)固，以承受繁忙的醫(yī)院環(huán)境。未來(lái)的設(shè)計(jì)考慮包括無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)功能，這將使這些設(shè)備能夠添加到移動(dòng)護(hù)理站，這些移動(dòng)護(hù)理站可以使用電池供電，而不是拴在壁掛式插頭上。系統(tǒng)總成本也是一個(gè)關(guān)鍵因素。

該客戶(hù)的 IT 團(tuán)隊(duì)考慮了兩種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)他們的目標(biāo)：升級(jí)到現(xiàn)成的 PC 系統(tǒng)或切換到嵌入式系統(tǒng)?，F(xiàn)成的 PC 選項(xiàng)將客戶(hù)限制在評(píng)估時(shí)可用的處理器和其他功能。在這種特殊情況下，嵌入式系統(tǒng)所需的計(jì)算能力比市場(chǎng)上耗電大的桌面系統(tǒng)要少。因此，嵌入式系統(tǒng)可以使用更適合移動(dòng)性要求的低功耗處理器。

另一個(gè)關(guān)鍵但不太明顯的考慮因素是客戶(hù)希望擺脫傳統(tǒng) PC 的外觀(guān)。客戶(hù)的理由是，如果系統(tǒng)看起來(lái)不像普通的 PC，那么患者和訪(fǎng)客就不太愿意干擾它?？蛻?hù)希望設(shè)計(jì)一種足夠小且靈活的裝置，可以安裝在各種情況下，例如顯示器背面、移動(dòng)站或機(jī)柜中。

為了滿(mǎn)足對(duì)可靠性和耐用性的需求，客戶(hù)考慮開(kāi)發(fā)一種完全固態(tài)且沒(méi)有移動(dòng)部件的裝置。這涉及到使用價(jià)格符合成本限制的 CompactFlash 存儲(chǔ)卡或固態(tài)驅(qū)動(dòng)器?？紤]到這些要求，嵌入式系統(tǒng)更有意義。評(píng)估了兩個(gè)嵌入式計(jì)算平臺(tái)：Mini-ITX 主板和 ETX 計(jì)算機(jī)模塊 （COM）。兩種選擇都是無(wú)風(fēng)扇的；然而，客戶(hù)選擇了 ETX 板，因?yàn)樗　⒏ㄓ?，并且可以滿(mǎn)足未來(lái)的增強(qiáng)功能，例如可能的處理器升級(jí)。設(shè)計(jì)不顯眼，具有靈活的安裝選項(xiàng)，

該系統(tǒng)包含一個(gè) LCD 和一個(gè)預(yù)先組裝在盒子中的嵌入式計(jì)算機(jī)。這讓客戶(hù)只需拔出設(shè)備，插入鼠標(biāo)和鍵盤(pán)，啟動(dòng)電源，幾分鐘內(nèi)即可開(kāi)始運(yùn)行。使用白盒系統(tǒng)，電纜將單獨(dú)包裹，并且組裝時(shí)間要長(zhǎng)得多，特別是對(duì)于具有多個(gè)單元的安裝。這種更快的部署節(jié)省了時(shí)間，并最終節(jié)省了金錢(qián)。此外，由于嵌入式計(jì)算機(jī)公司通?？梢蕴幚砀　⒏ㄖ频南到y(tǒng)發(fā)貨，因此該系統(tǒng)提供了定制操作系統(tǒng)安裝和品牌選項(xiàng)，包括定制啟動(dòng)屏幕。

如本示例所示，通過(guò)現(xiàn)成的構(gòu)建塊進(jìn)行一定程度的定制可以快速滿(mǎn)足特定的應(yīng)用需求，同時(shí)仍能滿(mǎn)足成本預(yù)期。

審核編輯：郭婷