ANLOGIC: Dizajn ventilacijskog sustava temeljen na FPGA SoC

Ventilator je instrument koji u potpunosti može zamijeniti pacijentovo disanje ili postići potpomognutu funkciju disanja. Pogodan je za bolesnike s respiratornim zatajenjem ili čak zaustavljenim disanjem. Može pomoći pacijentima da udišu kisik i izbacuju ugljični dioksid. Mnogo je teških slučajeva bolesnika s novom koronarnom pneumonijom, a ventilator je od velike pomoći.

Anlu Technology lokalni je dobavljač FPGA u Kini, koji nudi SoC proizvode temeljene na FPGA. Ovaj članak preporučuje korištenje SoC čipa serije EF2M kao glavni regulator i predlaže shemu upravljanja sustavom ventilatora s pozitivnim tlakom.

Ventilator s pozitivnim tlakom šalje zrak u pluća povećanjem tlaka u dišnim putevima, a pritisak u plućima raste kako bi se proširila plućna šupljina. Tada se tlak smanjuje. Kad se tlak izgubi, elastičnost plućnog tkiva uzrokuje da se pluća stežu u prvobitni oblik, istiskujući ugljični dioksid iz tijela. Većina ventilatora trenutno koristi ovu metodu povećanja tlaka u dišnim putovima da bi napuhala pacijente.

Općenito se DC motor koristi za kontrolu tlaka zraka na ventilatoru. Motor se upravlja PWM signalom. Podešavanjem radnog ciklusa i perioda PWM signala može se kontrolirati brzina motora. FPGA logika može generirati visoko precizne PWM signale, a kontrola tlaka je glatka i precizna, pružajući ugodan i stabilan tlak zraka.

Nakon što DC motor radi, protok zraka šalje se u masku. U maski se nalazi senzor tlaka. Senzor tlaka pretvara tlak u trenutni signal i šalje ga na glavnu upravljačku ploču koju ADC skuplja. Anluov EF2M45LG144 SoC integrira dvostruke ADC-ove i može prikupiti do 15 analognih signala. Nakon dobivanja podataka o tlaku zraka, protok zraka se prilagođava povratnim informacijama, što može spriječiti nagle neispravnosti, curenje zraka i odstupanja u točnosti tlaka uzrokovane fluktuacijama napona napajanja.

Anlu SoC je sustav s jednim čipom koji integrira FPGA, MCU, ADC i Flash. Blok shema je sljedeća:

Uređaj Anlu EF2M45LG144 ima sljedeće prednosti u upravljačkoj shemi sustava ventilatora:

1. Podržava do 114 IO-a opće namjene, koji mogu spojiti gumbe, zaslon, komunikaciju i više vanjskih sučelja.

2. Ugrađena CortexM3 tvrda jezgra, radne frekvencije 125MHz, integrirani I2C, SPI, Uart i ostale periferne jedinice, na čipu SRAM velikog kapaciteta kao ROM, RAM-a potrebna za rad na MCU-u, je kompletan sustav s jednim čipom. Mikroračunalni sustav s jednim čipom može obavljati funkcije poput podešavanja parametara, prijenosa podataka, prikaza statusa i interakcije upravljanja.

3. MCU komunicira s FPGA logikom preko AHB sabirnice kako bi dovršio konfiguraciju parametara PWM signala i prilagodio PWM korak po korak, tako da se protok zraka ne bi naglo promijenio, a pacijentov dišni sustav će se osjećati nelagodno.

4. Ugrađeni ADC, sakuplja do 15 analognih signala.

5. Ugrađeni Flash, pohranjivanje MCU programa i FPGA konfiguracije. Nakon uključivanja čipa, i MCU i FPGA mogu započeti s radom.

Ukratko, izbor Anlu SoC čipa ima visok stupanj integriranosti, što može uvelike pojednostaviti sistemski krug, poboljšati fleksibilnost sustava i poboljšati performanse troškova. Osim toga, pored medicinskih ventilatora koji se koriste klinički, s poboljšanjem životnog standarda ljudi više pažnje posvećuju zdravlju. Lagani ventilatori prikladni su za plućne srčane bolesti, astmu, hrkanje, apneju i druge simptome. Oni su potrebni za kućnu upotrebu i imaju vrlo široke izglede na tržištu.

O tehnologiji Anlu

Shanghai Anlu Information Technology Co, Ltd (u daljnjem tekstu "Anlu Technology"), osnovan je 2011. godine, s naglaskom na visoko integrirane, visoko performansne programirljive logičke uređaje (FPGAs), programibilne sistemske čipove (SoCs), umjetnu inteligenciju usmjereni AI akcijski ubrzavajući čip i odgovarajući algoritam istraživanja softverskog sustava, razvoj i industrijalizacija.

Anlu tehnologija se u korijenu nalazi u Kini, okrenuta je svijetu, popunjavajući nedostatke na kineskom tržištu FPGA industrije, opredijeljena je da postane glavni dobavljač čipova FPGA na glavnom komunikacijskom tržištu, postajući glavni dobavljač čipova SoC na tržištima industrijske kontrole i automobilske elektronike, i postaju polje općeg računarskog čipa za umjetnu inteligenciju Važno Dobavljač rješenja.