ANLOGIC: Desain sistem ventilator berdasarkan FPGA SoC

Ventilator adalah alat yang sepenuhnya dapat menggantikan pernapasan pasien atau mencapai fungsi pernapasan yang dibantu. Sangat cocok untuk pasien dengan gagal napas atau bahkan berhenti bernapas. Ini dapat membantu pasien menghirup oksigen dan mengeluarkan karbon dioksida. Ada banyak kasus parah pasien dengan pneumonia koroner baru, dan ventilator sangat membantu.

Anlu Technology adalah pemasok FPGA lokal di Cina, yang menyediakan produk SoC berbasis FPGA. Artikel ini merekomendasikan penggunaan chip SoC seri EF2M sebagai kontrol utama, dan mengusulkan skema kontrol sistem untuk ventilator tekanan positif.

Ventilator tekanan positif mengirimkan udara ke paru-paru dengan meningkatkan tekanan di saluran udara, dan tekanan di paru-paru meningkat untuk memperluas rongga paru-paru. Kemudian tekanannya berkurang. Ketika tekanan hilang, elastisitas jaringan paru-paru menyebabkan paru-paru berkontraksi ke bentuk aslinya, menghembuskan karbon dioksida keluar dari tubuh. Sebagian besar ventilator saat ini menggunakan metode ini untuk meningkatkan tekanan jalan nafas untuk mengembang pasien.

Umumnya, motor DC digunakan untuk mengontrol tekanan udara ventilator. Motor dikendalikan oleh sinyal PWM. Menyesuaikan siklus tugas dan periode sinyal PWM dapat mengontrol kecepatan motor. Logika FPGA dapat menghasilkan sinyal PWM presisi tinggi, dan kontrol tekanannya halus dan akurat, memberikan tekanan udara yang nyaman dan stabil.

Setelah motor DC bekerja, aliran udara dikirim ke masker. Ada sensor tekanan di topeng. Sensor tekanan mengubah tekanan menjadi sinyal saat ini dan mengirimkannya ke papan kontrol utama untuk dikumpulkan oleh ADC. SoC EF2M45LG144 Anlu mengintegrasikan ADC ganda dan dapat mengumpulkan hingga 15 sinyal analog. Setelah data tekanan udara diperoleh, aliran udara disesuaikan dengan umpan balik, yang dapat mencegah kerusakan mendadak, kebocoran udara, dan penyimpangan dalam akurasi tekanan yang disebabkan oleh fluktuasi tegangan catu daya.

Anlu SoC adalah sistem chip tunggal yang mengintegrasikan FPGA, MCU, ADC dan Flash. Diagram blok adalah sebagai berikut:

Perangkat Anlu EF2M45LG144 memiliki keunggulan berikut dalam skema kontrol sistem ventilator:

1. Mendukung hingga 114 IO serba guna, yang dapat menghubungkan tombol, tampilan, komunikasi, dan lebih banyak antarmuka eksternal.

2. Built-in CortexM3 hard core, frekuensi kerja 125MHz, I2C terintegrasi, SPI, Uart dan periferal lainnya, SRAM berkapasitas besar sebagai ROM, RAM yang diperlukan untuk pekerjaan MCU, adalah sistem chip tunggal yang lengkap. Sistem komputer mikro chip tunggal dapat melakukan fungsi seperti pengaturan parameter, transmisi data, tampilan status, dan interaksi manajemen.

3. MCU berinteraksi dengan logika FPGA melalui bus AHB untuk menyelesaikan konfigurasi parameter sinyal PWM dan menyesuaikan langkah PWM langkah demi langkah, sehingga aliran udara tidak akan tiba-tiba berubah, dan sistem pernapasan pasien akan merasa tidak nyaman.

4. ADC internal, kumpulkan hingga 15 sinyal analog.

5. Built-in Flash, menyimpan program MCU dan konfigurasi FPGA. Setelah chip dinyalakan, baik MCU dan FPGA dapat mulai bekerja.

Singkatnya, pemilihan chip Anlu SoC memiliki tingkat integrasi yang tinggi, yang dapat sangat menyederhanakan sirkuit sistem, meningkatkan fleksibilitas sistem dan meningkatkan kinerja biaya. Selain itu, selain ventilator medis yang digunakan secara klinis, dengan peningkatan standar hidup, orang lebih memperhatikan kesehatan. Ventilator ringan cocok untuk penyakit jantung paru, asma, mendengkur, apnea, dan gejala lainnya. Mereka diperlukan untuk digunakan di rumah dan memiliki prospek pasar yang sangat luas.

Tentang Teknologi Anlu

Shanghai Anlu Information Technology Co., Ltd. (disebut sebagai "Anlu Technology") didirikan pada 2011, dengan fokus pada perangkat logika terprogram (FPGAs) yang sangat terintegrasi dan berkinerja tinggi, system-on-chips (SoCs) yang dapat diprogram, kecerdasan buatan chip akselerasi serba guna AI yang berorientasi dan penelitian, pengembangan, dan industrialisasi sistem perangkat lunak algoritma yang sesuai.

Teknologi Anlu berakar di Cina, menghadapi dunia, mengisi celah di pasar industri FPGA Cina, berkomitmen untuk menjadi pemasok chip FPGA inti di pasar komunikasi arus utama, menjadi pemasok chip SoC utama dalam pasar kontrol industri dan otomotif elektronik, dan menjadi bidang chip komputasi kecerdasan buatan umum Pemasok Solusi Penting.