现场可编程门阵列的生物医学工程应用

目的：现代生物医学仪器正在向着微型化、多功能化、系列化等方向发展，系统中的数字部分越来越重要。现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array，FPGA）是一种新型可编程逻辑器件，性能优良。应用于生物医学工程领域，可显著降低数字系统的开发成本。对现场可编程门阵列在生物医学工程领域中的应用做一介绍。资料来源：依据清华同方的《中国学术期刊网》（CNKI）中国期刊全文数据库，对1996-01／2005-12有关现场可编程门阵列应用于生物医学工程领域的研究论文进行检索，检索词“FPGA技术；生物医学工程”，并查找了相关书籍。资料选择：对于涉及现场可编程门阵列技术以及用于信号检测、信号处理、图像获取、图像处理、医用电子内窥镜等生物医学工程领域的资料纳入选择。资料提炼：对15篇关于现场可编程门阵列应用于生物医学工程领域的文献资料全文相关信息进行分析研究。资料综合：①现场可编程门阵列一般由3个可编程模块（CLB，IOB以及IR）和存储SRAM构成。现场可编程门阵列是一种可重复编程逻辑器件，规模大，速度高，适合于逻辑控制。其硬件功能描述是通过软件编程实现的。②生物医学工程应用：在实时心电信号处理系统设计中，采用了现场可编程门阵列器件Xilinx XC3S400作为核心处理芯片，实现了对心电信号的前端数字信号处理，包括心电信号采集、AD转换、心电滤波、数据压缩以及与上位机进行通讯等模块。有效减小了电路的复杂性，降低了成本。在基于现场可编程门阵列的医用电子内窥镜设计中，保证了图像在PAL制式显示器上的正确显示，有效改善了显示图像的质量，实现多画面显示、图像冻结等多种数字视频特技。结论：在现代医疗仪器的设计中采用现场可编程门阵列实现，将显著缩短开发周期，减少设计风险，降低成本，提高产品的可靠性、灵活性，并实现模块化、微型化。

Application of field programmable gate array in biomedical engineering