概述
一直以来，家庭用医疗设备和消费性医疗设备的用途都只限于测试和监控，比如数字血压计、血液气体测压计和血糖计等。而现在，医疗设备的功能已大大超越测试和监控的功能范畴，有些医疗设备已能够记录和分析数据，并把准确的结果传送给医疗人员。得益于大量的数据记录功能和通信端口，当前先进的血压计可以与医疗人员者实时共享信息。新型的胰岛素测量仪配备有多个通信端口（红外线/无线），可把测量结果实时传送给PC或者是胰岛素泵，以提高治疗效果。
便携式医疗设备基本上都是使用微控器的手持式电池供电设备，利用多种不同的生物传感器来获取并分析测量结果，作为病人的治疗方案的参考信息。见图1。
大多数便携式家庭用和消费性医疗设备都拥有一些常见的功能性模块：
生物传感器
·传感器输入的放大和模数转换
·功率管理：系统功率控制和上电排序
·微控制器：低功率工作与控制
·用户接口：显示器和人机接口（HMI）：键盘、滚轮、按钮以及开关
额外的要求可能会推动对以下需求：
·存储：连接多个标准
·接口：无线和有线
·音频反馈或通知
便携式医疗设备需要更长的电池寿命，低功耗因而成为重要设计考虑事项之一。其它要求还包括更快的上市速度、低成本、可靠性和小外形尺寸。爱特公司的IGLOO、IGLOO PLUS、IGLOO Nano和ProASIC 3L产品系列则是实现这些目标的关键所在。第一页图1中阴影部分表示的功能性模块代表Actel FPGA器件能够实现的一些功能。这些功能可以根据需要利用较小尺寸的低功耗可重编程FPGA器件来分别实现，也可以集成在较大的FPGA器件中。爱特公司的超低功耗FPGA系列支持1.5万到300万的门密度。
IGLOO、IGLOO PLUS、IGLOONano和ProASIC3L系列产品的主要特性及优势包括采用Flash*Freeze技术，因此能够轻易地进入和退出超低功耗模式。在Flash*Freeze模式下，FPGA的功耗仅5μW，同时可保存SRAM和寄存器中的数据。IGLOO、IGLOO PLUS、IGLOO Nano和ProASIC3L快闪FPGA为单芯片、单电压（1.2V到1.5V内核与I/O）工作。Actel快闪FPGA不需要EEPROM或微控制器等系统配置元件来加载器件配置数据，有助于减小材料清单成本和印制电路板（PCB）面积，同时提高医疗设备的安全性和系统可靠性。Actel的FPGA支持小至4×4mm的各种不同的小占位面积封装，可在最小的板空间上实现高I/O密度和低功耗，这一点非常契合便携式医疗设备市场的需求。在需要额外的I/O和先进I/O特性时，IGLOO PLUS系列可提供比IGLOO系列多达64%的I/O。Actel快闪FPGA功能丰富，具有各种逻辑密度和功能特性，比如锁相环（PLL）、随机存取存储器（RAM）和用户非易失性存储器（NVM），是专门设计来满足便携式医疗设备市场的严苛要求。
相比SDRAM FPGA，除了能降低动态和静态功耗之外，Actel非易失性快闪FPGA还可大幅度减小上电浪涌电流，并且无需配置电源。这些优势，再加上抗中子干扰能力和上电即行特性，有助于增强产品可靠性，使Actel的IGLOO、IGLOO PLUS、IGLOO Nano和ProASIC3L FPGA器件系列成为便携式医疗设备市场的理想选择。
在一个便携式医疗设备中，人机接口（HMI）、显示器、接口、存储和微控制器这些主要功能都可以利用Actel的低功耗IGLOO、IGLOO PLUS、IGLOO Nano和ProASIC3L系列产品来实现。人机接口
便携式医疗设备市场增长迅速。除了显示和存储功能之外，便携式医疗设备还可能配备有好几类HMI，以帮助用户与应用进行交互。在下一代便携式医疗设备中，HMI接口，如键盘、触摸屏、LCD显示屏和扬声器，将越来越普遍。便携式医疗应用设备的设计人员面临着若干设计挑战，包括因可定制HMI控制器要求发生变化而导致的系统重新设计、更小外形尺寸、可靠性要求，以及延长电池寿命。Actel的超低功耗和可重编程快闪FPGA，如IGLOO、IGLOO PLUS、IGLOO Nano和ProASIC3L系列器件，都可用作灵活的HMI控制器。
要阅读Actel的键盘控制、白光LED亮度控制、RGB LED调色以及音频发生的设计实例
显示器
LCD面板具有成本较低且易于大规模批量生产的特性，这使得家庭医疗设备和消费性医疗设备市场对它的需求不断增长。设计人员在创建这些器件以满足消费者需求时，基于尺寸、分辨率、可靠性、功耗和产品寿命周期等关键要素来选择LCD面板。随着拥有更强功能特性的新一代显示技术的不断推出，设计人员面临着重新设计显示控制器以适应新技术的挑战。
重新设计的成本高昂，并且会大幅度增加上市时间。因此，设计人员需要一种能够以最低成本与最低工作量整合最新技术的解决方案。Actel的超低功耗和可重编程FPGA就能够提供解决这些挑战的解决方案。见图2。
接口
Actel FPGA能够支持多个通信接口标准，故适用于便携式电子产品，可提供快速开发、快速上市和集成化的优势。这使得设计验证速度相当快，从而节省时间，减小板空间要求，并降低成本。Actel快闪FPGA支持Actel及其合作伙伴开发的大量通信IP核，能够用于要求最严苛的应用。
存储
医疗设备中每一个功能性模块的实现都不同，取决于设备的感测、处理和信息显示要求等特性。设计人员可以从众多传感器中选择出符合自己要求的来捕获和测量物理量，比如温度、压力、亮度、位置、速度、PH值、气体浓度、血液中化学物质的水平，以及时间。这些传感器把测量数据结果转换为电压、电流、频率、电容，以及其它一些待处理的电量参数。测得的信号可由微控制器实时使用，也可连同测量日期与时间存储在EEPROM或闪存中，供稍后处理。关于存储的更多信息，请访问网页http：//www.actel.com/products/solutions/storage/default.aspx.
过去十年中，存储技术进步巨大。小外形尺寸存储器件的快速发展和可获得性推动着便携式医疗设备市场的急剧增长。爱特公司为便携式市场提供有覆盖大多数硬驱动和闪存控制器的存储解决方案。由于存储器件市场的繁荣增生，加之协议和接口标准的瞬息万变，设计团队面临着缩短设计周期，同时又得创建出拥有更多功能的、具竞争力的新一代便携式设备的挑战。随着IGLOO和IGLOO PLUS器件等Actel超低功耗FPGA的面市，有可能无需因存储接口要求的变化而重新设计整个系统，就实现多项存储功能。Actel提供有针对安全数字（SD）、安全数字输儿输出（SDIO）、microSD、MultiMediaCard（MMC）以及消费电子-AT（CE-ATA）等多种流行存储接口标准的控制器，这些器件都进行了低功耗优化，适用于便携式医疗设备市场。
微处理器
医疗设备，如胰岛素泵，一般都是通过一个微处理器来控制的。这些微处理器执行多种不同功能，比如处理生物传感器输出的数据、存储以及分析测量结果。爱特的全功能性可重编程低功耗系列产品采用了针对FPGA优化的32位ARM Cortex-M1处理器。系统设计人员可以根据应用对速度和功率设计的要求，从Actel提供的大量快闪FPGA解决方案中选择出最适合的器件，获得最佳的功耗和性能平衡。
总结
一个设计优良的低功耗解决方案是便携式医疗设备的一大重要部分。清晰的显示器、响应式控制、可靠性和简单的操作，有助于获得更好的医疗保健服务、更大的产品安全性和更高的用户满意度。
为了推动面向便携式设备市场的低功耗解决方案的开发，爱特公司提供有用于低功耗便携式医疗设备解决方案的入门工具套件和评测板。这些工具包括针对存储的演示平台、针对显示控制器的视频演示套件，和针对HMI的演示平台。