PC平台将现成的构建块与自定义选项相结合

对于面临上市时间和预算压力的嵌入式系统设计人员来说，构建还是购买决策至关重要。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模块与定制选项相结合，以应对下一代电子病历 （EMR） 系统等要求苛刻的应用的挑战。

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，经常会遇到构建与购买之间的困境。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。由于每种方法都有自己的一组优点和缺点，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实质性问题，他们面临着严格的行业要求，即高可靠性、满足监管批准、使用寿命长达10年及以上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，额外的要求包括更紧凑的外形尺寸，用于空间受限的应用以及更高的电源效率。特定的设计要求可能包括对专用 I/O 的需求、更高的计算功率密度、无风扇系统、严格的版本控制、固定或冻结的物料清单 （BOM） 或定制的外壳。一直以来，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仍然是必不可少的。

设计人员注意到嵌入式市场中的一个明确趋势：向PC兼容系统的转变。考虑到嵌入式 PC 板从性能和上市时间的角度来看可以提供的优势，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时间并提高系统性能，从而生成功能丰富的增强型产品，从而以前所未有的速度进入市场。

日新月异的嵌入式 PC 市场

就像台式电脑市场一样，嵌入式电脑市场也在不断变化。然而，嵌入式PC通常部署在需要10-15年更长生命周期的复杂应用中，而台式PC的预期使用寿命为5年或更短。此外，鉴于嵌入式PC部署环境的性质，它们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，而不会显着影响热输出和功耗等能量变量。这使得性能呈指数级增长，从而大大改进了功能。

不断缩小的组件几何形状也使主板上的功能数量显著增加，从而可以将更多功能打包到更小的外形中。

医疗记录无纸化

医疗保健行业对便携性和即时通信的需求刺激了电子病历（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‘Äôs床边，急诊室或手术室）访问实时患者记录，用药时间表，放射学图像和医生命令。EMR 系统节省了管理时间和成本，提供了一种比使用纸张存储和处理记录更有效的方法。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。根据医疗记录研究所进行的2007年电子病历趋势和使用情况调查，EMR系统的实施受到一些障碍的限制。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，难以从纸上创建迁移计划，以及无法以合理的成本找到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，性能符合预期，并提供无缝集成的途径。此外，该技术还必须满足许多其他设计挑战。医疗记录（如医生命令和测试报告）是法律文件，必须以不变的形式保存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。这些类型的系统还往往需要非常长的技术生命周期和冻结的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。

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

在这种情况下，从头开始开发完整的定制系统是不切实际的，因为成本限制，更不用说上市时间和验证问题了。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。

混合的好处

缩短上市时间是设计人员转向现成的嵌入式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，因为这样做会大大减慢设计过程。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平台用于其应用的另一个坚实理由。

为了向医疗设计人员提供满足其特定需求的最佳嵌入式PC平台，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，以实现一个更小、更灵活的平台，只需切换出ETX模块，即可使用更快的处理器轻松升级。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，例如全彩色图形界面或与其应用独特相关的专用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、外设和应用软件的基础，这有助于他们降低开发成本并加快产品上市速度。

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相结合的优势。在这种情况下，该客户是北美最大的连锁医院之一，正在升级其运行基于文本的界面的旧式单色哑终端系统。

新系统需要运行几个关键应用程序，包括管理医疗记录的定制软件，但不是最新和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，不显眼，可靠和坚固，以承受繁华的医院环境。未来的设计考虑因素包括无线网络功能，这将使这些装置能够添加到移动护理站，这些工作站可以使用电池运行，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 Äôs IT 团队考虑了两种方法来实现其目标：升级到现成的 PC 系统或切换到嵌入式系统。现成的 PC 选件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，嵌入式系统需要的计算能力低于市场上耗电的桌面系统。因此，嵌入式系统可以使用低功耗处理器，这更适合移动性要求。

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，如果系统看起来不太像普通PC，那么患者和访客就不会那么倾向于干扰它。客户希望设计一个足够小且足够灵活的单元，可以安装在各种情况下，例如显示器的背面，移动站或机柜中。

为了满足对可靠性和坚固性的需求，客户考虑开发一种完全固态的装置，没有移动部件。这涉及使用 CompactFlash 存储卡或固态硬盘，其价格应满足成本限制。鉴于这些要求，嵌入式系统更有意义。评估了两个嵌入式计算平台：迷你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。Kontron 的这款嵌入式 PC 平台设计为不显眼，具有灵活的安装选项，可满足 EMR 应用的要求，同时提供简化的实施，开箱即用，可快速轻松地进行部署。

该系统集成了一个LCD和一个预装在盒子中的嵌入式计算机。这使客户只需拔出设备，插入鼠标和键盘，通电，即可在几分钟内开始运行。使用白盒系统时，电缆将被单独包裹，并且组装起来需要更长的时间，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，并最终节省了资金。此外，由于嵌入式计算机公司通常可以处理更小，更定制的系统运输，因此该系统提供了自定义操作系统安装和品牌选项，包括自定义初始屏幕。

如本示例所示，通过现成的构建块提供一定程度的自定义，可以快速满足特定的应用程序需求，同时仍能满足成本预期。

审核编辑：郭婷