醫(yī)療成像系統(tǒng)快速樣機(jī)制造指南

FPGA 擁有許多設(shè)計(jì)靈活性，讓開(kāi)發(fā)人員可以嘗試一些新的想法，降低了系統(tǒng)開(kāi)發(fā)早期存在的風(fēng)險(xiǎn)。由于 FPGA 可以通過(guò)軟件進(jìn)行再配置，設(shè)計(jì)人員可以節(jié)省開(kāi)發(fā)時(shí)間，能夠?qū)?FPGA 編程以適應(yīng)某些改動(dòng)的同時(shí)演示基于硬件的處理過(guò)程，而這些改動(dòng)是最初設(shè)計(jì)產(chǎn)品規(guī)格時(shí)所沒(méi)有想到的。

使用 FPGA進(jìn)行樣機(jī)制造的一個(gè)挑戰(zhàn)是，利用傳統(tǒng)的硬件描述語(yǔ)言（例如：VHDL 等）對(duì)某個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行編程是一件非常耗時(shí)的工作，從而加長(zhǎng)了項(xiàng)目的計(jì)劃時(shí)間線(xiàn)。但是，開(kāi)發(fā)工具的一些最新進(jìn)展讓我們可以將高級(jí)圖形工具用于總體系統(tǒng)設(shè)計(jì)，從而使 FPGA 編程變得更加高效。在適當(dāng)情況下，它可使用現(xiàn)有的 VHDL IP（Xilinx CORE Generator™、內(nèi)部開(kāi)發(fā)、第三方等）。若使用正確，這些工具可以實(shí)現(xiàn)非?？焖俚脑拖到y(tǒng)開(kāi)發(fā)，這樣算法和硬件性能便都能得到評(píng)估和改進(jìn)。

Diagnostic Sonar 的開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)利用美國(guó)國(guó)家儀器公司的工具制造出了其系統(tǒng)樣機(jī)。這些工具包括使用 LabVIEW™ FPGA 組件編程的 NI FlexRIO™ 模塊化 FPGA 硬件，它是一種圖形設(shè)計(jì)語(yǔ)言，可用于設(shè)計(jì) FPGA 電路，并且無(wú)需知道 VHDL 編碼知識(shí)。NI FlexRIO 把可交換、可定制 I/O 適配器組件和一個(gè)用戶(hù)可編程 FPGA 組件，一起組合到一個(gè) PXI 或者 PXI Express 機(jī)架內(nèi)。Virtex 系列 Xilinx FPGA 用在電路板上，目的是達(dá)到醫(yī)療成像等應(yīng)用要求的 I/O 和信號(hào)處理性能。Diagnostic Sonar 公司過(guò)去使用 FPGA 開(kāi)發(fā)電路板，但現(xiàn)在 NI FlexRIO 更能吸引他們，因?yàn)樗麄兿胧褂檬煜さ膬?yōu)秀硬件來(lái)制造樣機(jī)，而這些硬件已經(jīng)包括了許多用于 I/O 連接、PCI Express 總線(xiàn)接口和 DRAM 通信的基礎(chǔ)組件。自己在內(nèi)部開(kāi)發(fā)這些組件會(huì)花費(fèi)大量的時(shí)間，并且會(huì)轉(zhuǎn)移開(kāi)發(fā)人員的注意力，讓其無(wú)法專(zhuān)心致力于產(chǎn)品的創(chuàng)新，而產(chǎn)品的最大附加值正是創(chuàng)新。

圖 2 NI FlexRIO 是一個(gè)產(chǎn)品實(shí)例，它將用戶(hù)可編程 FPGA 和高度集成的 TI AFE與可定制 I/O 結(jié)合