移動(dòng)醫(yī)療應(yīng)用日增，32位MCU漸成主流

　　隨著醫(yī)療設(shè)備走入家庭，醫(yī)療電子也開始有了轉(zhuǎn)變，便宜、小型化的個(gè)人醫(yī)療設(shè)備正改變醫(yī)療電子產(chǎn)業(yè)。根據(jù)Gartner研究指出，可攜式醫(yī)療設(shè)備如血糖計(jì)、血壓計(jì)、心率監(jiān)測(cè)器等，是醫(yī)療設(shè)備市場當(dāng)中成長最快的部分。而這些消費(fèi)型可攜式醫(yī)療設(shè)備除了對(duì)于價(jià)格極為敏感之外，在可靠性、準(zhǔn)確性、低功耗、小尺寸、穩(wěn)定電壓等要求更為嚴(yán)格。

　　為了提供更低價(jià)格、更高需求的設(shè)備，醫(yī)療設(shè)備開發(fā)商必須在系統(tǒng)設(shè)計(jì)上降低成本，大多會(huì)選擇高整合度、且快速精準(zhǔn)運(yùn)算能力的微控制器。NXP技術(shù)行銷經(jīng)理劉俊宏指出，微控制器已廣泛運(yùn)用于醫(yī)療電子設(shè)備市場，尤其32位元ARM微控制器的TFT-LCD介面適合于醫(yī)用監(jiān)護(hù)設(shè)備中的LCD顯示應(yīng)用，且可支援浮點(diǎn)運(yùn)算，其低功耗更適合可攜式醫(yī)療產(chǎn)品應(yīng)用。

　　此外，隨著可攜式醫(yī)療設(shè)備的功能日益復(fù)雜，越來越多的嵌入式控制應(yīng)用如濾波、插值、降噪、頻譜、解調(diào)等需要訊號(hào)處理，8或16位元微控制器通常需要消耗很多運(yùn)算資源來處理這些工作。相較之下，ARM的32位元Cortex M0、M0+或M4以更強(qiáng)的運(yùn)算能力來實(shí)現(xiàn)更多功能，且內(nèi)置浮點(diǎn)運(yùn)算的強(qiáng)大微控制器開始出現(xiàn)。而盡管強(qiáng)調(diào)高效能，低功耗對(duì)于可攜式設(shè)備也相當(dāng)重要，Cortex M0、M0+的技術(shù)有益于醫(yī)療設(shè)備達(dá)到更低功耗的需求。

　　在同樣的任務(wù)中，M0、M0+可以達(dá)到更低能耗。劉俊宏解釋，Cortex M0與M0+和8/16位元的性能相當(dāng)，使其運(yùn)作能夠顯著減少，動(dòng)態(tài)功耗則與16位元處理器當(dāng)；并且，可以透過喚醒中斷控制器輕鬆整合電源管理單元。同時(shí)，32位元微控制器對(duì)于可攜式醫(yī)療設(shè)備的其他功能如即時(shí)時(shí)脈、電機(jī)控制、SD/MMC Card interface等也都能夠支援，因此劉俊宏指出，已有越來越多的醫(yī)療設(shè)備開發(fā)商選擇更高效能的ARM 32位元Cortex M0、M0+或M4來設(shè)計(jì)產(chǎn)品。

　　為什么說MCU是移動(dòng)醫(yī)療的關(guān)鍵

　　隨著行動(dòng)裝置的快速普及，近幾年行動(dòng)醫(yī)療成為熱門話題，市場成長迅速，也引發(fā)了不少新的商業(yè)模式。根據(jù)美通社一份市場調(diào)查報(bào)告指出，行動(dòng)醫(yī)療市場在2018年將達(dá)到234.9億美元的規(guī)模，2013至2018年期間復(fù)合年增長率達(dá)到30.5%。

　　醫(yī)療電子從功能導(dǎo)向已逐漸朝向應(yīng)用導(dǎo)向發(fā)展，而微型化、差異化及可攜式是發(fā)展的趨勢(shì)。

　　此外，據(jù)BCC Research預(yù)測(cè)，全球家用醫(yī)療設(shè)備規(guī)模將從2011年190億美金成長到2016年262億美金，其中輔助復(fù)健設(shè)備、監(jiān)控裝置等都會(huì)是成長的主要?jiǎng)恿?，可攜式醫(yī)療設(shè)備也將會(huì)有大幅度的成長。經(jīng)濟(jì)部技術(shù)處科技專家賴建勛表示：「整個(gè)醫(yī)療趨勢(shì)正在轉(zhuǎn)變，未來會(huì)賣、會(huì)賺錢的都是微小化的醫(yī)療設(shè)備?！?/p>

　　當(dāng)醫(yī)療設(shè)備走入家庭，醫(yī)療電子也有了不一樣的發(fā)展趨勢(shì)。有別于傳統(tǒng)醫(yī)療設(shè)備大型、移動(dòng)性低，發(fā)揮空間有限，居家型醫(yī)療走向小型化、微型化發(fā)展，在加入無線通訊技術(shù)后，更增加其應(yīng)用的多元化。NXP技術(shù)行銷經(jīng)理劉俊宏表示，醫(yī)療電子從功能導(dǎo)向已逐漸朝向應(yīng)用導(dǎo)向發(fā)展，而微型化、差異化及可攜式是發(fā)展的趨勢(shì)。

　　盡管這些居家型、可攜式醫(yī)療設(shè)備相較于醫(yī)院中的臨床設(shè)備門檻較低，但其設(shè)計(jì)需求和傳統(tǒng)醫(yī)療設(shè)備大不相同。劉俊宏表示，高整合度、快速精準(zhǔn)的運(yùn)算能力、持久的電池續(xù)航力、安全穩(wěn)定的電源供應(yīng)、便攜、小尺寸、無線連結(jié)等特性，對(duì)于傳統(tǒng)醫(yī)療設(shè)來來說不是必要條件，在可攜式醫(yī)療設(shè)備中卻是極為重要的設(shè)計(jì)需求。

　　其中，尤其以低功耗對(duì)可攜式醫(yī)療設(shè)備來說極為重要。然而，當(dāng)這些設(shè)備必須具備高效能的運(yùn)算能力、且又多了無線傳輸?shù)冉槊妫€必須保持低功耗的特性，是廠商在設(shè)計(jì)產(chǎn)品經(jīng)常會(huì)遇到的兩難。除了醫(yī)療市場之外，在運(yùn)動(dòng)監(jiān)控市場中，越來越多設(shè)備也有低功耗的需求。劉俊宏表示，以MCU的設(shè)計(jì)角度來看，針對(duì)這樣的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，ARM所推出的Cortex M0及M8都能夠滿足高效能、低功耗需求，且軟體設(shè)計(jì)簡單。

　　事實(shí)上，MCU已經(jīng)廣泛應(yīng)用于醫(yī)療電子設(shè)備市場，從高階的病患監(jiān)護(hù)儀、醫(yī)用影像系統(tǒng)等，到低階市場的血壓計(jì)、血糖計(jì)、心率監(jiān)測(cè)器等都可看到，超低功耗則適合可攜式醫(yī)療設(shè)備的應(yīng)用，而32 bit MCU更已經(jīng)被大多廠商接受。劉俊宏指出，相較于8bit或16 bitMCU操作設(shè)計(jì)上，32 bit效能明顯較高，可以更快速的執(zhí)行完任務(wù)，進(jìn)入省電模式。而為了達(dá)到更省電的效果，NXP也提供了Cortex M4及M0高低階整合的雙核心MCU，藉由兩者的互相搭配，來達(dá)到更低功耗的設(shè)計(jì)。