ANLOGIC: Σχεδιασμός συστήματος ανεμιστήρων βασισμένου σε FPGA SoC

Ο αναπνευστήρας είναι ένα όργανο που μπορεί να αντικαταστήσει πλήρως την αναπνοή του ασθενούς ή να επιτύχει ενισχυμένη αναπνευστική λειτουργία. Είναι κατάλληλο για ασθενείς με αναπνευστική ανεπάρκεια ή ακόμα και σταματημένη αναπνοή. Μπορεί να βοηθήσει τους ασθενείς να εισπνεύσουν οξυγόνο και να αποβάλουν το διοξείδιο του άνθρακα. Υπάρχουν πολλές σοβαρές περιπτώσεις ασθενών με νέα στεφανιαία πνευμονία και ο αναπνευστήρας είναι πολύ χρήσιμη.

Η Anlu Technology είναι ένας τοπικός προμηθευτής FPGA στην Κίνα, παρέχοντας προϊόντα SoC βασισμένα σε FPGA. Αυτό το άρθρο συνιστά τη χρήση του τσιπ SoC της σειράς EF2M ως κύριο έλεγχο και προτείνει ένα σύστημα ελέγχου συστήματος για τον αναπνευστήρα θετικής πίεσης.

Ο αναπνευστήρας θετικής πίεσης στέλνει αέρα στους πνεύμονες αυξάνοντας την πίεση στους αεραγωγούς και η πίεση στους πνεύμονες αυξάνεται για να διευρυνθεί η πνευμονική κοιλότητα. Στη συνέχεια μειώνεται η πίεση. Όταν χαθεί η πίεση, η ελαστικότητα του ιστού των πνευμόνων προκαλεί τη σύσπαση των πνευμόνων στο αρχικό τους σχήμα, εξάγοντας το διοξείδιο του άνθρακα από το σώμα. Οι περισσότεροι ανεμιστήρες χρησιμοποιούν αυτή τη μέθοδο αύξησης της πίεσης των αεραγωγών για να φουσκώσουν τους ασθενείς.

Γενικά, ένας κινητήρας DC χρησιμοποιείται για τον έλεγχο της πίεσης του αέρα του αναπνευστήρα. Ο κινητήρας ελέγχεται από σήμα PWM. Η ρύθμιση του κύκλου λειτουργίας και της περιόδου του σήματος PWM μπορεί να ελέγξει την ταχύτητα του κινητήρα. Η λογική FPGA μπορεί να παράγει σήματα PWM υψηλής ακρίβειας και ο έλεγχος πίεσης είναι ομαλός και ακριβής, παρέχοντας άνετη και σταθερή πίεση αέρα.

Αφού λειτουργεί ο κινητήρας συνεχούς ρεύματος, η ροή αέρα στέλνεται στη μάσκα. Υπάρχει αισθητήρας πίεσης στη μάσκα. Ο αισθητήρας πίεσης μετατρέπει την πίεση σε ένα σήμα ρεύματος και το στέλνει στον κεντρικό πίνακα ελέγχου που συλλέγεται από το ADC. Το An2's EF2M45LG144 SoC ενσωματώνει δύο ADC και μπορεί να συλλέξει μέχρι και 15 αναλογικά σήματα. Αφού ληφθούν τα δεδομένα της πίεσης αέρα, η ροή αέρα προσαρμόζεται σε ανατροφοδότηση, η οποία μπορεί να αποτρέψει ξαφνικές δυσλειτουργίες, διαρροές αέρα και αποκλίσεις στην ακρίβεια της πίεσης που προκαλούνται από διακυμάνσεις στην τάση τροφοδοσίας.

Το Anlu SoC είναι ένα σύστημα με ένα τσιπ που ενσωματώνει FPGA, MCU, ADC και Flash. Το δομικό διάγραμμα έχει ως εξής:

Η συσκευή Anlu EF2M45LG144 έχει τα ακόλουθα πλεονεκτήματα στο σύστημα ελέγχου του συστήματος αναπνοής:

1. Υποστηρίζει έως και 114 γενικούς στόχους, οι οποίοι μπορούν να συνδέσουν κουμπιά, οθόνη, επικοινωνία και περισσότερες εξωτερικές διεπαφές.

2. Ο ενσωματωμένος σκληρός πυρήνας CortexM3, η συχνότητα λειτουργίας 125MHz, τα ενσωματωμένα I2C, SPI, Uart και άλλα περιφερειακά, το SRAM μεγάλης χωρητικότητας σε μάρκες ως ROM, RAM που απαιτείται για την εργασία MCU, είναι ένα ολοκληρωμένο σύστημα με ένα τσιπ. Το σύστημα μικροϋπολογιστών ενός τσιπ μπορεί να εκτελεί λειτουργίες όπως ρύθμιση παραμέτρων, μετάδοση δεδομένων, εμφάνιση κατάστασης και αλληλεπίδραση διαχείρισης.

3. Η μονάδα MCU αλληλεπιδρά με τη λογική FPGA μέσω του διαύλου AHB για να ολοκληρώσει τη διαμόρφωση των παραμέτρων του σήματος PWM και να ρυθμίσει το βήμα PWM βήμα προς βήμα έτσι ώστε η ροή αέρα να μην αλλάξει ξαφνικά και το αναπνευστικό σύστημα του ασθενούς να αισθάνεται άβολα.

4. Ενσωματωμένο ADC, συλλέξτε έως και 15 αναλογικά σήματα.

5. Ενσωματωμένο φλας, αποθήκευση προγράμματος MCU και διαμόρφωση FPGA. Μετά την ενεργοποίηση του τσιπ, τόσο η MCU όσο και η FPGA μπορούν να αρχίσουν να λειτουργούν.

Εν ολίγοις, η επιλογή του τσιπ Anlu SoC έχει έναν υψηλό βαθμό ενσωμάτωσης, που μπορεί να απλοποιήσει σημαντικά το κύκλωμα του συστήματος, να βελτιώσει την ευελιξία του συστήματος και να βελτιώσει την απόδοση του κόστους. Επιπλέον, εκτός από τους ιατρικούς ανεμιστήρες που χρησιμοποιούνται κλινικά, με τη βελτίωση του βιοτικού επιπέδου, οι άνθρωποι δίνουν μεγαλύτερη προσοχή στην υγεία. Οι ανεμιστήρες ελαφρού βάρους είναι κατάλληλοι για πνευμονική καρδιακή νόσο, άσθμα, ροχαλητό, άπνοια και άλλα συμπτώματα. Είναι απαραίτητα για οικιακή χρήση και έχουν πολύ μεγάλη προοπτική αγοράς.

Σχετικά με την τεχνολογία Anlu

Η εταιρεία Shanghai Anlu Information Technology Co., Ltd. (αναφερόμενη ως "Anlu Technology") ιδρύθηκε το 2011, εστιάζοντας σε εξαιρετικά ολοκληρωμένες, προγραμματιζόμενες λογικές συσκευές υψηλής απόδοσης (FPGAs), προγραμματιζόμενες μονάδες (SoCs), τεχνητή νοημοσύνη -προσανατολικού AI τσιπ επιτάχυνσης γενικής χρήσης και αντίστοιχου συστήματος έρευνας, ανάπτυξης και εκβιομηχάνισης του λογισμικού αλγορίθμων.

Η τεχνολογία Anlu έχει τις ρίζες της στην Κίνα, αντιμετωπίζοντας τον κόσμο, γεμίζοντας τα κενά στην κινεζική αγορά βιομηχανίας FPGA, δεσμευόμενη να γίνει ο βασικός προμηθευτής τσιπ FPGA στην αγορά επικοινωνιών, καθιστώντας τον κύριο προμηθευτή τσιπ SoC στον τομέα του βιομηχανικού ελέγχου και της αυτοκινητοβιομηχανίας, και να γίνει ο τομέας γενικών τσιπ υπολογιστικής τεχνητής νοημοσύνης Σημαντικός προμηθευτής λύσεων.