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)人員來(lái)說(shuō)，構(gòu)建還是購(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)建模塊與定制選項(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)常會(huì)遇到構(gòu)建與購(gòu)買(mǎi)之間的困境。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。由于每種方法都有自己的一組優(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)了實(shí)質(zhì)性問(wèn)題，他們面臨著嚴(yán)格的行業(yè)要求，即高可靠性、滿足監(jiān)管批準(zhǔn)、使用壽命長(zhǎng)達(dá)10年及以上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，額外的要求包括更緊湊的外形尺寸，用于空間受限的應(yīng)用以及更高的電源效率。特定的設(shè)計(jì)要求可能包括對(duì)專用 I/O 的需求、更高的計(jì)算功率密度、無(wú)風(fēng)扇系統(tǒng)、嚴(yán)格的版本控制、固定或凍結(jié)的物料清單 （BOM） 或定制的外殼。一直以來(lái)，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)期支持仍然是必不可少的。

設(shè)計(jì)人員注意到嵌入式市場(chǎng)中的一個(gè)明確趨勢(shì)：向PC兼容系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變。考慮到嵌入式 PC 板從性能和上市時(shí)間的角度來(lái)看可以提供的優(yōu)勢(shì)，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)周期時(shí)間并提高系統(tǒng)性能，從而生成功能豐富的增強(qiáng)型產(chǎn)品，從而以前所未有的速度進(jìn)入市場(chǎng)。

日新月異的嵌入式 PC 市場(chǎng)

就像臺(tái)式電腦市場(chǎng)一樣，嵌入式電腦市場(chǎng)也在不斷變化。然而，嵌入式PC通常部署在需要10-15年更長(zhǎng)生命周期的復(fù)雜應(yīng)用中，而臺(tái)式PC的預(yù)期使用壽命為5年或更短。此外，鑒于嵌入式PC部署環(huán)境的性質(zhì)，它們有望全天候完美運(yùn)行。這給設(shè)計(jì)人員帶來(lái)了壓力，因?yàn)榍度胧絇C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)顯著影響熱輸出和功耗等能量變量。這使得性能呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，從而大大改進(jìn)了功能。

不斷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中。

醫(yī)療記錄無(wú)紙化

醫(yī)療保健行業(yè)對(duì)便攜性和即時(shí)通信的需求刺激了電子病歷（EMR）的發(fā)展。EMR系統(tǒng)允許醫(yī)療保健專業(yè)人員從多個(gè)點(diǎn)（包括患者‘??s床邊，急診室或手術(shù)室）訪問(wèn)實(shí)時(shí)患者記錄，用藥時(shí)間表，放射學(xué)圖像和醫(yī)生命令。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存儲(chǔ)和處理記錄更有效的方法。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)醫(yī)療記錄研究所進(jìn)行的2007年電子病歷趨勢(shì)和使用情況調(diào)查，EMR系統(tǒng)的實(shí)施受到一些障礙的限制。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，難以從紙上創(chuàng)建遷移計(jì)劃，以及無(wú)法以合理的成本找到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，性能符合預(yù)期，并提供無(wú)縫集成的途徑。此外，該技術(shù)還必須滿足許多其他設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。醫(yī)療記錄（如醫(yī)生命令和測(cè)試報(bào)告）是法律文件，必須以不變的形式保存并由創(chuàng)建者進(jìn)行身份驗(yàn)證。因此，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)必須非常可靠。這些類(lèi)型的系統(tǒng)還往往需要非常長(zhǎng)的技術(shù)生命周期和凍結(jié)的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)療保健應(yīng)用固有的核心要求外，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)范可能包括額外的 I/O、自定義外殼、品牌或機(jī)械修改。

在這種情況下，從頭開(kāi)始開(kāi)發(fā)完整的定制系統(tǒng)是不切實(shí)際的，因?yàn)槌杀鞠拗疲挥谜f(shuō)上市時(shí)間和驗(yàn)證問(wèn)題了。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，以滿足特定應(yīng)用的獨(dú)特要求。

混合的好處

縮短上市時(shí)間是設(shè)計(jì)人員轉(zhuǎn)向現(xiàn)成的嵌入式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)大大減慢設(shè)計(jì)過(guò)程。如今，在預(yù)先驗(yàn)證的平臺(tái)上添加新功能和高級(jí)功能的能力已成為設(shè)計(jì)人員將嵌入式PC平臺(tái)用于其應(yīng)用的另一個(gè)堅(jiān)實(shí)理由。

為了向醫(yī)療設(shè)計(jì)人員提供滿足其特定需求的最佳嵌入式PC平臺(tái)，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。例如，控創(chuàng)將ETX嵌入式計(jì)算平臺(tái)集成到其嵌入式PC中，以實(shí)現(xiàn)一個(gè)更小、更靈活的平臺(tái)，只需切換出ETX模塊，即可使用更快的處理器輕松升級(jí)。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)，例如全彩色圖形界面或與其應(yīng)用獨(dú)特相關(guān)的專用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、外設(shè)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)品上市速度。

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)建塊與定制功能相結(jié)合的優(yōu)勢(shì)。在這種情況下，該客戶是北美最大的連鎖醫(yī)院之一，正在升級(jí)其運(yùn)行基于文本的界面的舊式單色啞終端系統(tǒng)。

新系統(tǒng)需要運(yùn)行幾個(gè)關(guān)鍵應(yīng)用程序，包括管理醫(yī)療記錄的定制軟件，但不是最新和最好的辦公應(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，不顯眼，可靠和堅(jiān)固，以承受繁華的醫(yī)院環(huán)境。未來(lái)的設(shè)計(jì)考慮因素包括無(wú)線網(wǎng)絡(luò)功能，這將使這些裝置能夠添加到移動(dòng)護(hù)理站，這些工作站可以使用電池運(yùn)行，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。

該客戶的 ??s IT 團(tuán)隊(duì)考慮了兩種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)其目標(biāo)：升級(jí)到現(xiàn)成的 PC 系統(tǒng)或切換到嵌入式系統(tǒng)。現(xiàn)成的 PC 選件將客戶限制在評(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)需要的計(jì)算能力低于市場(chǎng)上耗電的桌面系統(tǒng)。因此，嵌入式系統(tǒng)可以使用低功耗處理器，這更適合移動(dòng)性要求。

另一個(gè)關(guān)鍵但不太明顯的考慮因素是，客戶希望擺脫傳統(tǒng)PC的外觀。客戶的理由是，如果系統(tǒng)看起來(lái)不太像普通PC，那么患者和訪客就不會(huì)那么傾向于干擾它。客戶希望設(shè)計(jì)一個(gè)足夠小且足夠靈活的單元，可以安裝在各種情況下，例如顯示器的背面，移動(dòng)站或機(jī)柜中。

為了滿足對(duì)可靠性和堅(jiān)固性的需求，客戶考慮開(kāi)發(fā)一種完全固態(tài)的裝置，沒(méi)有移動(dòng)部件。這涉及使用 CompactFlash 存儲(chǔ)卡或固態(tài)硬盤(pán)，其價(jià)格應(yīng)滿足成本限制。鑒于這些要求，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)：迷你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，客戶選擇了ETX板，因?yàn)樗?，更通用，并且可以滿足未來(lái)的增強(qiáng)功能，例如可能的處理器升級(jí)。Kontron 的這款嵌入式 PC 平臺(tái)設(shè)計(jì)為不顯眼，具有靈活的安裝選項(xiàng)，可滿足 EMR 應(yīng)用的要求，同時(shí)提供簡(jiǎn)化的實(shí)施，開(kāi)箱即用，可快速輕松地進(jìn)行部署。

該系統(tǒng)集成了一個(gè)LCD和一個(gè)預(yù)裝在盒子中的嵌入式計(jì)算機(jī)。這使客戶只需拔出設(shè)備，插入鼠標(biāo)和鍵盤(pán)，通電，即可在幾分鐘內(nèi)開(kāi)始運(yùn)行。使用白盒系統(tǒng)時(shí)，電纜將被單獨(dú)包裹，并且組裝起來(lái)需要更長(zhǎng)的時(shí)間，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)省了資金。此外，由于嵌入式計(jì)算機(jī)公司通?？梢蕴幚砀。ㄖ频南到y(tǒng)運(yùn)輸，因此該系統(tǒng)提供了自定義操作系統(tǒng)安裝和品牌選項(xiàng)，包括自定義初始屏幕。

如本示例所示，通過(guò)現(xiàn)成的構(gòu)建塊提供一定程度的自定義，可以快速滿足特定的應(yīng)用程序需求，同時(shí)仍能滿足成本預(yù)期。

審核編輯：郭婷