PC平台将现成的构建块与定制选项相结合

对于面临上市时间和预算压力的嵌入式系统设计人员而言，构建与购买决策至关重要。Matt 探讨了塑造嵌入式 PC 市场的新技术，并解释了嵌入式 PC 平台如何将标准化的现成构建块与定制选项相结合，以应对下一代电子病历 （EMR） 系统等苛刻应用的挑战。

在许多行业中，嵌入式系统设计人员在为其特定应用选择合适的计算平台时经常面临构建与购买的困境。对于试图解决上市时间和预算压力的设计师来说，这个重要的决定可能是压倒性的。由于每种方法都有其自身的优点和缺点，因此应考虑许多特定于应用程序的因素。

这种困境给医疗应用设计人员带来了巨大的问题，他们面临着严格的行业要求，即满足监管批准的高可靠性、长达 10 年甚至超过 10 年的使用寿命以及快速传输大量数据进行分析的高性能。随着医院环境中对移动性的需求不断增加，增加的要求包括更紧凑的外形尺寸以用于空间受限的应用以及提高电源效率。特定的设计要求可能包括对专用 I/O 的需求、增加的计算能力密度、无风扇系统、严格的修订控制、固定或冻结的物料清单 （BOM） 或定制外壳。由于这些应用程序的关键性质，对整个系统的服务和长期支持始终是必不可少的。

设计人员注意到嵌入式市场的一个明确趋势：向 PC 兼容系统的转变。从性能和上市时间的角度来看，考虑到嵌入式 PC 板可以提供的好处，这是有道理的。如果经过精心挑选，嵌入式 PC 板可以缩短设计周期并提高系统性能，从而使增强型、功能丰富的产品以前所未有的速度上市。

不断变化的嵌入式 PC 市场

就像台式 PC 市场一样，嵌入式 PC 市场也在不断变化。但是，嵌入式 PC 通常部署在需要 10 到 15 年更长生命周期的复杂应用中，而台式 PC 的预期寿命为 5 年或更短。此外，鉴于其部署环境的性质，嵌入式 PC 有望全天候完美运行。这给设计人员带来了压力，因为嵌入式 PC 市场的趋势不断变化，技术也在不断发展。

一些新兴趋势正在影响嵌入式 PC 市场。多核技术的出现提供了一种有吸引力的方式来扩展组件并在嵌入式外形尺寸中添加功能，而不会显着影响诸如热输出和功耗等能量变量。这使性能呈指数级增长，从而大大改进了功能。

缩小的组件几何形状也使主板上的功能数量显着增加，从而可以将更多功能打包到更小的外形尺寸中。

病历无纸化

医疗保健行业对便携性和即时通信的需求推动了电子病历 （EMR） 的发展。EMR 系统允许医疗保健专业人员从多个点（包括患者床边、急诊室或手术室）访问实时患者记录、用药时间表、放射图像和医嘱。EMR 系统节省了管理时间和成本，提供了一种比使用纸张更有效的方式来存储和处理记录。更重要的是，EMR 系统通过提供更安全、更高效、更方便的医疗保健系统来改善患者护理。

尽管有这些优势，但医疗保健行业在采用 EMR 和其他医疗信息技术方面进展缓慢。根据病历研究所进行的 2007 年电子病历趋势和使用调查，有几个障碍阻碍了 EMR 系统的实施。这些障碍包括缺乏足够的资金或资源、切换到 EMR 系统的预期问题、难以从纸面上创建迁移计划以及无法以可承受的成本找到 EMR 系统。

为了提高 EMR 系统的采用率，该技术必须具有成本效益、符合预期并提供无缝集成的途径。此外，该技术还必须应对许多其他设计挑战。医嘱和检测报告等医疗记录是法律文件，必须保持原样并由创建者进行身份验证。因此，数据处理系统必须非常可靠。这些类型的系统也往往需要非常长的技术生命周期和冻结 BOM 才能获得必要的监管批准。即使是系统中最小的更改也可能需要工程更改通知并导致进一步的认证机构测试。在医院环境中，设备还必须便携、紧凑且坚固耐用。

除了医疗应用固有的核心需求外，每个医疗实践也有自己的需求，系统需要一定程度的定制。这些自定义规格可能包括额外的 I/O、自定义外壳、品牌或机械修改。

在这种情况下，由于成本限制，从头开始开发一个完整的定制系统是不切实际的，更不用说上市时间和验证问题了。一种更可行的方法是嵌入式 PC 平台，它将基于标准的功能与可集成的定制功能相结合，以满足特定应用的独特要求。

混合物的好处

缩短上市时间是设计人员转向现成嵌入式 PC 平台的最大原因之一。过去，添加定制电路被视为一种阻碍，因为这样做会显着减慢设计过程。如今，在预先验证的平台上添加新功能和高级功能的能力已成为设计人员将嵌入式 PC 平台用于其应用程序的又一充分理由。

为了向医疗设计人员提供最佳的嵌入式 PC 平台以满足他们的特定需求，有必要将标准化的现成构建模块与定制选项相结合。例如，控创将 ETX 嵌入式计算平台集成到其嵌入式 PC 中，以实现更小、更灵活的平台，只需更换 ETX 模块即可轻松升级为更快的处理器。像 ETX 这样的标准电路板外形尺寸是设计人​​员可以添加高级功能的结构，例如全彩图形界面或与其应用程序唯一相关的专用 I/O。

经过验证的 PC 硬件和软件标准还为嵌入式系统设计人员提供了利用开发工具、组件、外围设备和应用软件的基础，这有助于他们降低开发成本并加快产品上市时间。

评估用于 EMR 的嵌入式 PC 平台

一个涉及 EMR 应用程序的案例研究评估了是否从现成的白盒 PC 过渡到嵌入式 PC 模型，说明了将标准构建块与定制功能混合的优势。在这种情况下，北美最大的连锁医院之一的客户正在升级其运行基于文本界面的老式单色哑终端系统。

新系统需要运行一些关键应用程序，包括用于管理医疗记录的定制软件，但不需要运行最新最好的办公应用程序。这意味着它不需要大量的计算能力。然而，该系统需要足够小以不显眼，并且可靠且坚固，以承受繁忙的医院环境。未来的设计考虑包括无线网络功能，这将使这些单元能够添加到移动护理站，这些移动护理站可以由电池供电，而不是拴在壁挂式插头上。系统总成本也是一个关键因素。

该客户的 IT 团队考虑了两种方法来实现他们的目标：升级到现成的 PC 系统或切换到嵌入式系统。现成的 PC 选项将客户限制在评估时可用的处理器和其他功能。在这种特殊情况下，嵌入式系统所需的计算能力比市场上耗电大的桌面系统要少。因此，嵌入式系统可以使用更适合移动性要求的低功耗处理器。

另一个关键但不太明显的考虑因素是客户希望摆脱传统 PC 的外观。客户的理由是，如果系统看起来不像普通的 PC，那么患者和访客就不太愿意干扰它。客户希望设计一种足够小且灵活的装置，可以安装在各种情况下，例如显示器背面、移动站或机柜中。

为了满足对可靠性和耐用性的需求，客户考虑开发一种完全固态且没有移动部件的装置。这涉及到使用价格符合成本限制的 CompactFlash 存储卡或固态驱动器。考虑到这些要求，嵌入式系统更有意义。评估了两个嵌入式计算平台：Mini-ITX 主板和 ETX 计算机模块 （COM）。两种选择都是无风扇的；然而，客户选择了 ETX 板，因为它更小、更通用，并且可以满足未来的增强功能，例如可能的处理器升级。设计不显眼，具有灵活的安装选项，

该系统包含一个 LCD 和一个预先组装在盒子中的嵌入式计算机。这让客户只需拔出设备，插入鼠标和键盘，启动电源，几分钟内即可开始运行。使用白盒系统，电缆将单独包裹，并且组装时间要长得多，特别是对于具有多个单元的安装。这种更快的部署节省了时间，并最终节省了金钱。此外，由于嵌入式计算机公司通常可以处理更小、更定制的系统发货，因此该系统提供了定制操作系统安装和品牌选项，包括定制启动屏幕。

如本示例所示，通过现成的构建块进行一定程度的定制可以快速满足特定的应用需求，同时仍能满足成本预期。

审核编辑：郭婷