采用软处理器IP规避器件过时的挑战
赛灵思为分立的μP/μC和基于ASIC的器件提供替代解决方案。
作者：Raj Kulkarni
嵌入式市场顾问
赛灵思公司
E-mail: raj.kulkarni@https://www.doczj.com/doc/694856798.html,
在向一个嵌入式产品设计做出几年的财力和物力投资之后，你最不愿意听到的消息就是你所采用的器件已经“生命终止”。在分立的嵌入式处理中，陈旧过时意味着你必须为你的下一个设计转向采用另外一种处理器，并且完全可能要重新设计你想在市场中保持的现有产品。即使是半导体行业中的巨头，也并不是总能够为所有类型的应用找到利用个别分立解决方案的途径。许多最终产品无法证明采用特定的分立器件是恰当的，因此，随着时间的推移，甚至长期供应商也会在不合适的时间停止为他们的客户提供器件支持。
英特尔公司最近宣布他们将退出嵌入式市场。在1970年代，英特尔通过引入8048 μC创造了嵌入式市场，随后8051μC的普及应用极端火爆。但是，该公司将停止生产8051、251、8096/196、188/186、i960、所有版本的386 (包括386EX)和486，总计起来，大约700种器件型号正在停产。采用基于ASIC的μC/μP (微控制器/微处理器)的客户预期，其它的供应商也将做出器件过时的宣告，特别是那些最近被私人股权投资公司收购的、要减产特定的μC/μP的供应商，他们可能导致所提供的产品被合并。
大多数设计工程师都关注器件的过时问题，在工业、科学、汽车和医疗市场的工程师对此问题更为关注。因为这些市场的产品生命周期长，基于ASIC的μC/μP可能是开发一个产品的成本极高的方法；因为假如μC/μP停产，那么，它就可能涉及对PCB、软件接口、板级支持封装(BSP)开发、验证、测试和对整个最终产品进行多次质量认证的再一次工程努力。
大多ASIC供应商确实提供诸如最后一次购买(LTB)和硅晶圆购买计划之类的替代解决方案，但是，两种选择的成本都是高昂的。很难预测(更合适的说法是“猜测”)在产品生命周期中需要采购和存储多少μC/μP，与此同时，库存管理正试图避免在货架上把巨大数量的元器件存放几个月或几年。
软性、灵活的“生命终止”解决方案
当与软处理IP核相结合时，可编程嵌入式平台提供独一无二的优势。采用一种软处理IP核及几个现成的FPGA系列，你可以利用嵌入式行业中范围广阔的不同应用的优势以及跟分立器件市场相关的不确定性。
回避退化风险的一种最佳解决方案是利用在硅器件层上的灵活FPGA构造及具有定制外设的软IP处理器。赛灵思为英特尔以及其它供应商的生命终止器件提供多种解决方案。
这些解决方案依赖于你现有的软件代码基础。如果它是采用汇编语言编写的，一种选择是把代码与C语言对接；如果这种办法不可行，你可以试用Xilinx? AllianceCORE?合作伙伴网络提供的像186和8051一样成熟的μC/μP IP模块。这将包括把外设集成到你特定的生命终
止器件型号并进行验证和测试。
图1：设计选项。
=====================以下为图1文字翻译
Intel 188/186 Features 英特尔188/186功能
MicroBlaze with Memory Controller 具有存储控制器的MicroBlaze
CPU Static No Cache (12, 20, 25 MHz) CPU静态没有高速缓冲存储器
MicroBlaze CPU Core with 16K Cache (104 MHz) 具有16K高速缓冲存储器的MicroBlaze CPU核
Clock Generator 时钟发生器
DCM on Xilinx FPGA 在Xilinx FPGA上的DCM
Two Independent DMA Channels for External Memory and I/O
用于外部存储器和I/O的独立DMA通道
OPB Central DMA Controller OPB中央DMA控制器
Three Programmable 16-Bit Timers 三可编程16位定时器
OPB Timer/Counter (Four)材OPB定时/计数器
Local Bus Controller 本地总线控制器
OPB Bus Interface OPB总线接口
DRAM Refresh Control Unit DRAM刷新控制单元
OPB Memory Controller Interface OPB存储控制器接口
Programmable Interrupt Controller 可编程中断控制器
OPB Interrupt Controller OPB中断控制器
Programmable Wait State Generator 可编程等待状态发生器
State Machine or an OPB Timer/Counter (Included Above) 状态机或OPB定时器/计数器(包括上面)
Chip Select Logic 片选逻辑
OPB GPIO片上外设总线(OPB) 通用IO (GPIO)
System-Level Testing Support 系统级测试支持
OPB JTAG UART
=======================以上为图1文字翻译
如果现有的软件代码采用C语言编写，赛灵思已经在Spartan?、Virtex? FPGAs、PowerPC? μP 32位 RISC嵌入式Virtex FPGA系列以及流行的MicroBlaze? 软IP处理器中提供了真正的不会过时的解决方案。
MicroBlaze软处理器是一种具有5级管道执行以减少每条指令占用的时钟数(CPI)的32位RISC处理器。该产品的供货已经有5年时间，最新的版本是MicroBlaze v5.0，它是100%二进制向下兼容的。二进制向下兼容性意味着可以运行较老的MicroBlaze版本或不需要软件对接就能在MicroBlaze v5.0系统上运行以前的代码。这就确保了基于MicroBlaze的μC 设计真正不会过时。随着未来版本的MicroBlaze软IP处理器的推出，用户将不需要考虑任何过时问题就能够从较新的功能集上获益。
当对性能进行了配置之后，MicroBlaze v5.0处理器以210 MHz的速度运行在Virtex-5 LX器件上。赛灵思在嵌入式开发工具套件(EDK)包中向客户免费提供MicroBlaze软处理器许可证，此外，不存在单位版税，所以，不论你销售的是一片或是一百万片芯片，你都可以拥有
你自己特定的MicroBlaze设计。
为了使你能够开发一种针对你自己应用的特殊、灵活和独一无二的解决方案，赛灵思已经开发了称为Platform Studio的集成开发环境(IDE)。Xilinx Platform Studio (XPS) IDE和工具套件被包含在EDK包之中。XPS 提供让你在系统的软件和硬件层中定制各种解决方案的真正灵活的工具。XPS的组成部分包括：一套称为基本系统构建器的快速IP生成工具(BSB)；一套基于GNU/GCC的软件开发工具；一套称为XMD的处理器除错引擎；一套称为SDK的基于Eclipse的软件开发套件；一套处理IP外设模块的扩展库；MicroBlaze 32位RISC处理器。
赛灵思嵌入式处理器获得了由RTOS(实时操作系统)中间件、除错和电子系统级(ESL)工具供应商组成的生态系统的支持，他们也将有助于你定制自己的产品。
平台IP
赛灵思利用MicroBlaze处理器、外设、SDRAM和闪存控制器提供一种等效于“生命终止”器件的设计。这种来自英特尔公司和其它供应商的针对“生命终止”器件的预集成参考设计解决方案被称为Platform IP，这种解决方案使你能够快速地开发并部署真正不过时的方案。
例如，对于英特尔公司的186/188XL系列，表1列出了在这些产品上的外设和它们的赛灵思等效IP模块。
图1：186/188XL加上等效于CAN控制器的设计例子，该方案的组成部分包括：
?一个Spartan-3E FPGA平台；
?一个以104 MHz速度运行在Spartan-3器件上的MicroBlaze 32位RISC CPU；
?等效于186/188XL的通用外设；
?内部存储器SDRAM和闪存控制器；
? CAN （控制器区域网络）2.0 A/B MAC
这种灵活的系统设计可以减少各种风险，因为你可以把任何将来的要求以新的定制逻辑模块、DSP、外设或第三方IP的形式添加到FPGA之中。此外，该系统还可以被方便地重新配置。
在表2中的设计表示的是对FPGA构造的有效使用。赛灵思的Platform IP以参考设计的形式为英特尔公司和无数其它供应商的“生命终止”产品提供解决方案，使你能够快速地部署针对你的过时器件的解决方案。
图1：186/188XL加上等效于CAN控制器的设计例子
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Instruction-Side Local Memory Bus 指令侧本地存储器总线Dual-Port Block RAM 双口模块RAM
Data-Side Local Memory Bus 数据侧本地存储器总线System Reset 系统复位
JTAG Block JTAG模块
MicroBlaze Processor MicroBlaze处理器
Instruction LMB 指令LMB
Data LMB 数据LMB
FSL快速单工连接
Interrupt Control Unit 中断控制单元
DMA 直接存储器存取
On-Chip Peripheral Bus –片上外设总线 (OPB)
OPB Arbiter OPB仲裁器
Timer/Counter/Watchdog 定时器/计数器/看门狗
Memory Controller & Refresh Control 存储控制器和刷新控制Chip Select Unit 芯片选择单元
USART/Serial USART/串行口
CAN2.0 A/B
Future 将来的需求
FPGA Fabric FPGA构造
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表2：针对实例设计的FPGA构造要求。
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Xilinx MicroBlaze Processor with Internal SDRAM Controller 具有内部SDRAM控制器的赛灵思MicroBlaze处理器
Slices 逻辑片
LUT 查找表
FF触发器
Block 模块
RAM随机存取存储器
MicroBlaze CPU Core with 16K Cache 具有16K高速缓冲存储器的MicroBlaze CPU核
DCM on Xilinx FPGA 在Xilinx FPGA上的DCM
OPB Central DMA Controller OPB中央DMA控制器
OPB Timer/Counter (Four) OPB定时器/计数器
OPB Bus Interface OPB总线接口
OPB SDRAM Controller OPBSDRAM控制器
OPB Interrupt Controller OPB中断控制器
State Machine or an OPB Timer/Counter (Included Above) 状态机或一个OPB定时器/计数器(包括上面的)
OPB GPIO片上外设总线(OPB) 通用IO (GPIO)
OPB JTAG UART
Peripherals 外设
Internal Memory Controller (SDRAM Controller) 内部存储控制器(SDRAM控制器)
OPB Interrupt Controller OPB中断控制器
Flash Controller 闪存控制器
Total Slices, LUT FF, Block RAM Required 总的逻辑片，LUT FF，所需要的模块RAM
Spartan-3E Family Products Spartan-3E系列产品
XC3S500E
Utilization 利用率
XC3S1200E
Utilization 利用率
XC3S1600E
Utilization 利用率
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结论
所有的芯片制造商都将在某一个时间点对某些产品实施停产，但是，FPGA是可编程、可再编程且可现场升级的。因此，作为一个FPGA用户，当你为利用成本、密度和功耗趋势而在FPGA平台系列上进行代码移植时，你可以确信你花费多人年所做的软件开发可以被安全地投资到一个嵌入式目标设计之中，该嵌入式目标设计可以继续运行同你第一天编制的代码一样的软件代码，即使它可能正在新的硬件上运行。
赛灵思处理核使客户能够有效地利用FPGA构造并有效地管理成本。当MicroBlaze和PicoBlaze 处理器(后者是采用汇编语言编写的8位参考设计)被嵌入到FPGA构造之中时，通过你现有和配置的稳定的平台，可以消除处理器过时的问题。随着Spartan系列到Virtex 系列FPGA的应用范围向商用和汽车级工业领域的跨越，软处理器成为防止设计过时的理想解决方案。你不仅仅能够获得可编程逻辑所提供的灵活性、一体化和可升级性，而且可以获得专门满足你的设计要求而定制的处理器。
MicroBlaze处理器的软件本质意味着它可以被例示到无数的平台FPGA器件之中，覆盖广泛的器件配置和价格点。完全采用软处理器核和可定制IP就可以替代你的过时器件。因为MicroBlaze解决方案是软处理器IP核，你的设计永远不会因一个处理器芯片的“生命终止”而过时，后续版本将保持100%的二进制向下兼容性。此外，源代码许可协议是现成的。欲了解更多关于MicroBlaze的信息，请访问：https://www.doczj.com/doc/694856798.html,/cn/microblaze。
电子内窥镜图像处理器 电子内窥镜图像处理器由图像处理器主机(含电子内窥镜图像处理器图像处理软件，型号为ENTX-310，版本为V1.0)、监视器及连接线缆组成。本产品用于医疗机构的内镜检查和治疗，与本公司生产的电子内窥镜及冷光源连接使用。本产品是将内窥镜采集到的图像进行处理并传输至监视器，提供图像显示。 1.2结构组成 电子内窥镜图像处理器由图像处理器主机、监视器及连接线缆组成。 1.3软件版本 产品软件为嵌入型软件，其发布版本为V1.0，版本命名规则如下： a) V代表软件版本； b) 1表示重大增强类软件更新。包括修改重大BUG、增加重要功能等； c) 0表示轻微增强类软件更新。包括修改轻微BUG、增加简单功能等。 1.4本产品是与北京XXXX医疗科技发展有限责任公司生产的电子内窥镜及冷光源连接使用，与本产品配套使用的冷光源接口应为DB15，内窥镜电气接口应为3K316型，鼠标及键盘接口应为USB 2.0。 2.1正常工作条件 a)电源电压：AC220V，50Hz； b)环境温度：+10℃～+40℃； c)相对湿度：30%～75%； d)气压：700hPa～1080hPa。 2.2外观 整机外表面应平整、光洁，不得有腐蚀斑、污物、明显划痕以及锋棱、毛刺等缺陷。 2.3最低照度 最低照度不大于3lx。 2.4信噪比 信噪比大于50dB（A）。 2.5白平衡 可以设置白平衡。 2.6软件功能 2.6.1图像冻结和释放 可以进行图像的冻结和释放，截取当前检查或手术过程中的图像。 2.6.2轮廓设置 可以进行轮廓类型设置，轮廓类型为：圆角或者方角。 2.6.3亮度设置 可以进行亮度设置，等级范围：-10～10，步长为1。 2.6.4曝光设置 可以进行曝光设置，等级范围：-10～0，步长为1。 2.6.5增益设置 可以进行增益设置，等级范围：0～10，步长为1。 2.6.6色调调节
电子消化内镜配置参数 （1）、电子图像处理器参数 全数字化内窥镜图像处理器，具有先进的光源学技术和数码技术，实现全数字化处理和全数字化输出的内窥镜电子影像系统。 电压：230V，0.2A：50Hz；超级CCD设计；高清锐化调节；颜色调节；自动白平衡；自动测光模式；自动增益控制；冻结模式；快门调节；全数字化图像处理方式；构造强调功能；轮廓强调功能；血管强调功能；图像放大功能；配电子染色技术；图像信号输出方式，高清数字接口HD-SDI：HDTV1080i（2ch），DVI数字视频接口：1280*1024P，Ethernet 100/10字节，RGB：1280*1024P，SDTV （120V/NTSC，230V/PAL）；RGB，Y/C，Composite ；图像存储功能（具有至少500M内存，具有缓冲内存，最多可以存储5000张照片）；配备CF存储卡；图像尺寸可选择；待机热插拔功能；双画面模式（白光图像和FICE图像同时显示）；防抖功能；内镜自动识别；具有DICOM通用输出接口；患者数据输入；兼容性；画中画功能；内窥镜氙灯冷光源：主灯300W氙灯；备用灯：12V75W卤素灯；光量调节为17档可调；横膈膜式气泵；气泵压力高/中/低/关闭；强光定位功能；自动调光显示；灯泡平均寿命≥500小时。 （2）电子上消化道内窥镜参数： 视野角140°，景深2-100mm，弯曲角度210°-90°、100°-100°，先端部外径9.2mm，软性部外径9.3mm，钳道内径2.8mm，附件位置6点30分，有效长度1100mm。
（3）电子下消化道内窥镜参数： 视野角140°，景深2-100mm，弯曲角度180°-180°、160°-160°，先端部外径12.0mm，软性部外径12.0mm，钳道内径3.8mm，附件位置5点，有效长度1330mm/1,520mm，插入部为新软性部。 （4）附件： 品名品牌产地规格 *工作站大水牛瑞祥北京IT硬盘，22寸液晶显 示器 *UPS稳压电源一套 *豪华平车一台 *彩色喷墨打印机一台 *电动吸引器一台 *电脑桌一套 *医用纯水系统150L+250L水箱+2-50泵+加药系统
电子内窥镜图像处理器 组成：本产品主要由主机及附件组成。主机由图像处理模块（内含电子内窥镜图像处理器软件E.G. View?V1.0）、屏显控制模块、电源模块及触摸显示屏组成。附件包括电源线等。 预期用途：本产品与本公司生产的一次性可视内窥镜导管配套使用，供内窥镜手术时将体内手术区域视频放大成像，并供临床内窥镜检查诊断时的图像处理用。 2.1 外观要求 2.1.1各连接件的粘接应牢固、可靠，焊接件应焊接平整、无虚焊、脱焊或堆焊。 2.1.2外表面应色泽均匀，不应有明显的擦伤、划痕、花斑等缺陷。 2.1.3 标记的图案、字迹应清晰。 2.2输出信号 图像处理器具有同时输出视频信号的功能。 2.3白平衡 图像处理器具有白平衡校准功能。 2.4图像处理器具有以下色调调节方式： 亮度调节范围：0-100%，分档调节，每档可调节6%； 对比度调节范围：0-100%，连续可调节； 饱和度调节范围：0-100%，分档调节，每档可调节3%； 锐度调节范围：0-100%，分档调节，每档可调节6%。 2.5 录像：按处理器触屏上的录像按键，可以录制内窥镜图像。 2.6 回放：按处理器触屏上的回放按键，可以回放存储过的录像。 2.7 语言切换：按处理器触屏上的中文或英文按键，可以实现切换中英文。 2.8 分辨率：处理器的分辨率≧1280×1024像素。 2.9 信噪比：处理器的信噪比≧50dB。 2.10 环境试验 电子内窥镜图像处理器的环境试验应按GB/T14710中气候环境Ⅱ组和机械环境Ⅱ组规定执行，并按附录A的规定进行试验。 2.11 电气安全
电子内窥镜图像处理器与医用电气设备互连使用的安全要求应符合 GB9706.1-2007、GB9706.19-2000规定的要求，见附录B电器安全特征。 2.12 电磁兼容 电子内窥镜图像处理器与医用电气设备互连使用的安全要求应符合 YY0505-2012规定的要求。 2.13图像质量 将电子内窥镜图像处理器与本公司生产的一次性可视内窥镜导管连接后，其在显示屏上观察的图像应清晰具有良好的色彩还原性，无明显色差。 2.14几何失真 将电子内窥镜图像处理器与本公司生产的一次性可视内窥镜导管连接后，其获取的图像中心有效区域几何失真应不大于2%。 2.15屏幕坏点 将电子内窥镜图像处理器与本公司生产的一次性可视内窥镜导管连接后组成成像系统，其电子内窥镜图像处理器显示屏上可观察到的坏点数量应不大于3个。
电子内窥镜图像处理器由图像处理器主机(含电子内窥镜图像处理器图像处理软件，型号为ENTX-310，版本为V1.0)、监视器及连接线缆组成。 本产品用于医疗机构的内镜检查和治疗，与本公司生产的电子内窥镜及冷光源连接使用。本产品是将内窥镜采集到的图像进行处理并传输至监视器，提供图像显示。 1.2结构组成 电子内窥镜图像处理器由图像处理器主机、监视器及连接线缆组成。 1.3软件版本 产品软件为嵌入型软件，其发布版本为V1.0，版本命名规则如下： a) V代表软件版本； b) 1表示重大增强类软件更新。包括修改重大BUG、增加重要功能等； c) 0表示轻微增强类软件更新。包括修改轻微BUG、增加简单功能等。 1.4本产品是与北京华信佳音医疗科技发展有限责任公司生产的电子内窥镜及冷光源连接使用，与本产品配套使用的冷光源接口应为DB15，内窥镜电气接口应为3K316型，鼠标及键盘接口应为USB 2.0。 2.1正常工作条件 a)电源电压：AC220V，50Hz； b)环境温度：+10℃～+40℃； c)相对湿度：30%～75%； d)气压：700hPa～1080hPa。 2.2外观 整机外表面应平整、光洁，不得有腐蚀斑、污物、明显划痕以及锋棱、毛刺等缺陷。 2.3最低照度 最低照度不大于3lx。 2.4信噪比 信噪比大于50dB（A）。 2.5白平衡
可以设置白平衡。 2.6软件功能 2.6.1图像冻结和释放 可以进行图像的冻结和释放，截取当前检查或手术过程中的图像。 2.6.2轮廓设置 可以进行轮廓类型设置，轮廓类型为：圆角或者方角。 2.6.3亮度设置 可以进行亮度设置，等级范围：-10～10，步长为1。 2.6.4曝光设置 可以进行曝光设置，等级范围：-10～0，步长为1。 2.6.5增益设置 可以进行增益设置，等级范围：0～10，步长为1。 2.6.6色调调节 可以分别进行色调“R”、“B”两个基色的调节，等级范围均为-9～9，步长为1。 2.6.7饱和度 可以进行饱和度设置，等级范围：0～10，步长为1。 2.6.8对比度 可以进行对比度设置，等级范围：0～10，步长为1。 2.6.9病例信息录入和显示 可以录入病人信息，并能显示出当前的病人信息。 2.6.10测光模式 可以进行峰值和平均两种测光模式的选择。 2.6.11电子放大 可选择放大倍数对图像进行电子放大，放大倍数包括1.2、1.5、2.0。 2.6.12用户访问限制 用户转存数据时，应通过口令登录的方式进行身份的鉴别。 2.7图像的储存 可以按照病例保存图片和视频： a) 保存图片：可以通过手柄上的冻结按钮保存冻结的图片； b) 保存视频：可以通过面板按钮或者键盘快捷键对当前的视频进行保存； c) 数据接口：可以通过USB接口进行数据的传输和存储。 2.8图像清晰度
医用电子内窥镜的基本结构工作原理及常规维护 医用电子内窥镜是一种可插入人体体腔和脏器内腔进行直接观察，诊断治疗的医用电子光学仪器。通过它能直接观察人体内脏器官的组织形态，可提高诊断的准确性。结合医用内窥镜实施的内外科诊疗技术的诸多优点已为医学界所共识。 医用电子内窥镜是一种可插入人体体腔和脏器内腔进行直接观察，诊断治疗的医用电子光学仪器。通过它能直接观察人体内脏器官的组织形态，可提高诊断的准确性。结合医用内窥镜实施的内外科诊疗技术的诸多优点已为医学界所共识。 内窥镜的历史经历了从硬性光学内窥镜到光导纤维内窥镜再到电子内窥镜的过程。随着半导体和计算机技术的飞速发展，1983年美国人（雅能 Welch Allyn公司）首先发明了电子内窥镜并应用于临床，被认为是内窥镜发展史上的第三个里程碑。随后日本的奥林巴斯、富士潘太克斯等公司也相继开发了各具特色的电子内镜。 电子内窥镜不是通过光学镜头或光导纤维传导图像，而是通过装在内窥镜先端被称为“微型摄像机”的光电耦合元件CCD将光能转变为电能，再经过图像处理器“重建”高清晰度的、色彩逼真的图像显示在监视器屏幕上。 1 基本组成结构： 电子内窥镜的主要结构由CCD耦合腔镜、腔内冷光照明系统、视频处理系统、和显示打印系统等部分组成。CCD耦合腔镜将CCD耦合器件置于腔镜先端，直接对腔内组织或部位进行直接摄像，经电缆传输信号到图像中心。
2 工作原理： 电子内窥镜工作原理是冷光源对所检查或手术部位照明后物镜将被测物体成像在CCD光敏面上，CCD将光信号转换成电信号，由电缆传输至视频处理器，经处理还原后显示在监视器上。CCD光敏面由规律排列的二极管组成，每一个二极管称为一个像素（picture elemont），像素的多寡决定像质的优劣。目前的制作工艺普遍可达到30~41万像素。电子内窥镜靶面和有效尺寸为Fi （外径）=2mm左右，而且CCD输出信号的一级放大电路也要包含在2mm的圆柱体积内。电子内窥镜像质的好坏主要取决于CCD性能，其次还有驱动电路和后处理系统的技术指标，包括分辨率、灵敏度、信躁、光谱响应、暗电流、动态范围和图像滞后等。 CCD的安装有几种方式，当设计由CCD代替纤镜中的光纤传像束时，形成电子内窥镜先端部安装CCD的第一种方法，即CCD的受光面垂直于物镜光轴方向，是最简单的结构，在这种情况下，必须使用超小型的CCD，这样可使先端的硬性部较短。 第二种是CCD的受光面平行于物镜光轴，物镜射来的光通过一个90°的转向棱镜照射到CCD的受光面上。此结构的电子内窥镜的像素数可提高的空间较大，目前逐渐趋向于采用此安装方法。 3 视频处理器及显示打印系统 视频处理器的作用是将电子内窥镜CCD提供的模拟信号转换为二进制代码的数字信号，并可以用多种方式记录和保存图像，如：用录像机录制的方式保存
内窥镜图像处理装置技术参数 总体要求： 一、内窥镜系统 1、影像处理中心1台 2、氙气冷光源 1台 *二、主机与光源必须为分体式设计 参数要求及性能描述: 一、影像处理中心： 1． HDTV图像处理：新HDTV成像技术,达到更高解析度的图像输出,同时具备真实如实物的高保真色彩显示. *2．信号输出：具备16：9和16：10的输出模式可兼容HDTV监视器；可以支持模拟、HD-SDI和DVI信号输出；扫描方式1080P。 3．系统应具备以下主要功能： 3.1自动增益功能（AGC）:当内镜先端部距离目标太远而使光线不足时,主机可放大电子图像信号,自动补足图像亮度 , 并可在内镜操作手柄上控制此功能。 3.2测光模式: ≥3种测光模式，平均测光、峰值测光、全自动测光，并可在内镜操作手柄上控制此功能。 3.3构造强调功能： 1～3级，可分三档进行图像构造强调，并可在内镜操作手柄上控制此功能。 3.4轮廓强调功能：≥3档,分高、中、低三档对图像轮廓进行强调，并可在内镜操作手柄上控制此功能。 3.5图像快速实时冻结功能：采用数字化闪存技术，能将暂时存储连续的观察图像,当按下冻结按钮时,主机会自动从暂时存储的图像中提取出冻结瞬间的最清晰图像.从而消除延迟，可在内镜操作手柄上控制此功能。 3.6自动白平衡功能：可自动进行白平衡并能记忆白平衡信息 3.7具备构造强调，轮廓强调，IHb色彩强调功能。 *3.8成像方式：顺次成像方式，单色CCD。 *3.9自体荧光色彩平衡调节：在荧光模式观察时，用色彩平衡袋进行荧光色彩平衡调节。 *4.0支持自体荧光成像观察跟窄带成像（NBI）观察。 *4.1具备存储用USB接口，支持外接U盘，方便广大用户使用。 二、光源参数要求 *1. 300瓦氙气短弧光灯（无臭氧）平均寿命》500小时，配备备用灯。 2. 散热模式：强制空气冷却，前进风，后出风。 3. 自动曝光：17档。 4. 气泵：横膈膜式气泵,4级压力开关(关,高,中,低)，适用于儿童,可用于管道吹干. 5. 自动亮度调节模式：伺服光圈模式。 6. 点火模式：键盘控制点火、光源主机面板控制点火。 7. 待机模式:在检查间隙熄灭灯泡,避免反复点火导致灯泡寿命缩短. *8. 支持自体荧光成像观察跟窄带成像观察。
什么是纤维镜？ 纤维内窥镜是相对于过去的硬管镜而言的。在没有纤难内窥镜之前，医生使用的内窥镜都是由金属硬管子做成的镜子，用这种硬管镜子直接插入人体内为病人作检查，例如胃镜、食道镜、直肠镜、气管镜等等，可想而知病人用上这种硬的金属镜子会有多痛若。后来纤维内窥镜问世，给病人减轻了极大的痛苦，更主要的是检查的准确性方便性都得到大的提高。所谓纤维内窥镜的原理是利用玻璃纤维的连续导光性来达到检查诊断的目的的。纤维内窥镜的最大的优点是柔软、可以任意弯曲、病人痛苦小，对病人无创伤、光源强视野清晰。现在的纤维内窥镜几乎可以检查全身脏器，如：纤维胃镜、十二指肠镜、胆道镜、纤维气管支气管镜、纤维喉镜、纤维结肠镜、宫腔镜、关节镜、腹腔镜等等。 纤维丝的作用？ 每个纤维丝相当于画面的一个像素,纤维丝越多,画面越清晰. 光纤内窥镜的工作原理及应用领域有哪些？ 光纤内窥镜的工作原理是利用光导纤维的传光、传像原理及其柔软弯曲性能，可以对设备中肉眼不易直接观察到的任何隐蔽部位方便地进行直接快速的检查，既不需设备解体，亦不需另外照明，只要有孔腔能使窥头插入，内部情况便可一目了然。既可直视，亦可侧视，光纤内窥镜还可手控窥头对被检查面进行连续上下左右扫描；可目视，另配相关附件后，可屏幕显示、采集图像、录制及分析等，是机械、造船、航空、航天、发电、石化、汽车、兵器、交通、铁路、冶金、压力容器等领域中的使用方便、直观、高效的检测监控仪器 纤维内窥镜检查就是胃镜检查吗？ 不是，目前纤维内窥镜常见有：纤维支气管镜、纤维肠镜、纤维膀胱镜等，目的是为了更好适应身体，减轻患者检查时痛苦。目前电子胃镜不是纤维构造，其管径较粗，且下胃观察较容易，因此不需要制造成纤维镜。 纤维镜有哪些优势？ 卓越的视像功能纤维工业内窥镜产品具有观察图像大,可获得更清晰逼真的图像,更换光学转接器可获得不同视角视向的观察图像；美观精巧的外形,单手操作特别适合现场使用,方便于阶段性检查和新旧产品质量的对比。 优秀的色彩再现性具有优良的颜色调整功能，无论何时都能和画面保持最易于观察的色调，操作者用鼠标操作就可以简单的变换色调。 具高辉度光源装置高亮度、LED灯光在小型轻巧的机身里蕴藏了丰富功能，占用空间面积小，移动也非常方便 什么是光导纤维？ 光导纤维简称光纤，是一种能高质量传导光的玻璃纤维。如果将许多根经过技术处理的光纤绕在一起，就得到我们常说的光缆。光纤传导光的能力非常强，利用光缆通讯，能同时传播大量信息。例如一条光缆通路同时可容纳十亿人通话，也可同时传送多套电视节目。光纤的抗干扰性能好，不发生电辐射，通讯质量高，能防窃听。光缆的质量小而细，不怕腐蚀，铺设也很方便，因此是非常好的通讯材料。目前许多国家已使用光缆作为长途通讯干线。我国也开始生产光导纤维，并在部分地区和城市投入使用。随着时代的进步和科学的发展，光纤通讯必将大为普及。 光纤除了可以用于通讯外，还用于医疗、信息处理、传能传像、遥测遥控、照明等许多方面。例如，可将光导纤维内窥镜导入心脏，测量心脏中的血压、温度等。在能量和信息传输方面，光导纤维也得到了广泛的应用。 电子内窥镜工作原理是什么？ 电子内窥镜的成像原理是利用电视信息中心装备的光源所发出的光，经内镜内的导光纤维将光导入受检体腔内，CCD图像传感器接受到体腔内粘膜面反射来的光，将此光转换成电信号，再通过导线将信号输送到电视信息中心，再经过电视信息中心将这些电信号经过贮存和处理，最后传输到电视监视器中在屏幕上显示出受检腔器的彩色粘膜图像。目前世界上使用的CCD图像传感器有两种，其具体的形成彩色图像的方式略有不同。 内窥镜算不算影像? 电子内窥镜：内窥镜主体、光学系统、光源、4个控制子系统和计算机图像处理与显示系
电子内窥镜图像处理器 适用范围：本产品与本公司生产的一次性可视内窥镜导管配套使用，供内窥镜手术时将体内手术区域视频放大成像，并供临床内窥镜检查诊断时的图像处理用。 1.产品型号/规格及其划分说明 1.1 电子内窥镜图像处理器(TD-N1000)。 1.2 型号划分说明 1.3 电子内窥镜图像处理器与本公司生产的一次性可视内窥镜导管配套使用。 注：一次性可视内窥镜导管的连接口应为PAG五芯圆形推拉自锁医疗连接器（外径Φ10mm）。工作电压：DC 3V~5V。视频传输协议；UVC视频捕捉协议。视频输出分辨率：1080P。 2.1 外观要求 2.1.1各连接件的粘接应牢固、可靠，焊接件应焊接平整、无虚焊、脱焊或堆焊。 2.1.2外表面应色泽均匀，不应有明显的擦伤、划痕、花斑等缺陷。 2.1.3 标记的图案、字迹应清晰。 2.2输出信号 图像处理器具有同时输出视频信号的功能。 2.3白平衡
图像处理器具有白平衡校准功能。 2.4图像处理器具有以下色调调节方式： 亮度调节范围：0-100%，分档调节，每档可调节6%； 对比度调节范围：0-100%，连续可调节； 饱和度调节范围：0-100%，分档调节，每档可调节3%； 锐度调节范围：0-100%，分档调节，每档可调节6%。 2.5 录像：按处理器触屏上的录像按键，可以录制内窥镜图像。 2.6 回放：按处理器触屏上的回放按键，可以回放存储过的录像。 2.7 语言切换：按处理器触屏上的中文或英文按键，可以实现切换中英文。2.8 分辨率：处理器的分辨率≧1280×1024像素。 2.9 信噪比：处理器的信噪比≧50dB。 2.10 环境试验 电子内窥镜图像处理器的环境试验应按GB/T14710中气候环境Ⅱ组和机械环境Ⅱ组规定执行，并按附录A的规定进行试验。 2.11 电气安全 电子内窥镜图像处理器与医用电气设备互连使用的安全要求应符合GB9706.1-2007、GB9706.19-2000规定的要求，见附录B电器安全特征。 2.12 电磁兼容 电子内窥镜图像处理器与医用电气设备互连使用的安全要求应符合 YY0505-2012规定的要求。 2.13图像质量
内窥镜 内窥镜的历史经历了从硬性光学内窥镜到光导纤维内窥镜再到电子内窥镜的过程。随着半导体和计算机技术的飞速发展，1983年美国人首先发明了电子内窥镜并应用于临床，被认为是内窥镜发展史上的第三个里程碑。电子内窥镜不是通过光学镜头或光导纤维传导图像，而是通过装在内窥镜先端被称为微型摄像机的光电耦合元件CCD将光能转变为电能，再经过图像处理器"重建"高清晰度的、色彩逼真的图像。 图像质量的优劣直接影响着内窥镜的使用效果，也标志着内窥镜技术不断提高、不断完善的发展进程。电子内窥镜的出现，使图像质量提高到一个崭新的水平，因此在临床上得到了越来越广泛的应用。 1 图像质量 图像质量是电子内窥镜的本质和最重要的性能指标，也是用电子技术对图像进行合成再处理的技术基础，图像质量可分为清晰度(分辨率，由像素数量决定)、色彩还原性(逼真程度)和观察的舒适性(图像稳定性、对比度和亮度等)几个方面。决定电子内窥镜图像质量的核心部件是光电耦合元件(CCD)，它如同电子内窥镜的心脏，其基本构造是在对敏感的半导体硅片上采用高精度的光刻技术分割出数十万个栅格，每一个栅格代表一个成像元素，像素数越多，图像的分辨率越高，画面越清晰。 CCD只能感受光信号的强弱，电子内窥镜的彩色还原是通过在CCD的摄像光路中添加彩色滤光片，并对彩色视频信号进行处理后获得的。彩色滤光片的放置有以下两种方式。 (1)顺次方式。将一块带有同样面积的红、绿、蓝三种原色滤光片的圆盘置于照明光源前，当圆盘旋转时，红、绿、蓝三种色光顺次照射被射物体，CCD摄像时所产生的三种强弱信号也依次有时间间隔地传送并储存在图像处理器中。采用顺次方式CCD的电子内窥镜的优点是由于三色光分别照射，像素数相当于原来的3倍，因而可提高分辨率，而且内窥镜易于做得细且硬性部短，缺点是滤光盘高速旋转引起的图像闪烁，以及由于红、绿、蓝依次摄像引起的套色不准而出现的彩虹现象。目前在中国市场上，日本奥林巴斯公司和宾得公司生产的电子内窥镜都是采用像素分别为8.1万和6.25万的顺次式黑白CCD。 (2)同步方式。在CCD的受光面上镶嵌原色和补色的滤光片，当白色光源照射到被射物体，由它发出的光作用到CCD时，由于镶嵌式滤光片的作用直接产生彩色信号，传送并储存在图像处理器
电子镜系统构成及原理 随着纤维内镜的不断改进和发展，美国伟伦（Welch Allyn）公司在1983年开发研制出电子内镜，并应用于临床，开创了内镜技术的电子时代。与纤维内镜不同的是，电子内镜远端安装有一个CCD，能捕捉内镜下图像使之成为电子信号，并将其显示在监视器屏幕上。由于电子内镜的图像非常清晰，色彩逼真，且可以供多人共同观察、会诊，又可以同步录像及图像采集存储，深受内镜工作者的欢迎，并已逐步取代纤维内镜。消化电子内镜系列包括上消化道和下消化道内镜，前者观察食管、胃及十二指肠，后者观察小肠、大肠。 电子内窥镜系统是由影像处理中心(主机)、冷光源、监视器加上各种用途的内镜而构成的一整套内镜平台，这一平台的每一个部分的性能都决定着整体性能的高低。如今常见的内镜系统平台有：EVIS-LUCERA电子内镜系统(OLYMPUS)、EVIS-EXERA电子内镜系统(OLYMPUS)、V70电子内镜系统(OLYMPUS) 、4400电子内镜系统（fujinon）、2200电子内镜系统（fujinon）、99电子内镜系统（fujinon）。其中OLYMPUS最高档次的LUCERA 系列采用的是顺次成像技术，而且系统采用了HDTV高清晰图象处理技术，是目前性能非常强大的内镜系统平台，常称之为260系列。EVIS-EXERA电子内镜系统(通常称为160)和V70电子内镜系统(通常称为V70)则是采用同时成像技术的代表系统。富士能公司的4400、2200、99系统均采用同时方式的成像原理，最高档次的4400系统同样具备HDTV的图像处理技术，同时还可以连接超级CCD的内镜。 电子内镜图像的优点是图像分辨率大为提高，可观察到粘膜表面的微细结构，有利于良恶性病变的鉴别，而近年流行的放大内镜和超声内镜更是提高早期癌诊断率的有力武器。 一、电子内镜系统的成像原理 电子镜的基本原理是用电荷耦合器（CCD）取代纤维镜的导像束，并将光信号转为电信号，并在监视器上进行观察。 二电子内镜系统的结构 （一）电子内镜电子内镜系统中，电子内镜的结构较复杂，但其外部结构的名称和纤维内镜基本相同，所不同的地方在于以下几点CCD及其传导电缆线代替了导像束；操作部的目镜没有了，增加了一些遥控按钮，这些遥控按钮用于操作固定图像、打印图片、测光调节等功能；光源接入部体积更大，内部装有电接口及内镜信息芯片等。 1.操作部的结构及功能，包括活检阀、吸引钮、注气注水钮、角度钮及角度固定钮。 操作部有若干个遥控开关和图像处理中心联系，每个控制开关的功能在图像处理中心选择。 2.先端部包括CCD、钳道管开口、送气送水喷嘴及导光窗。 3.插入部包括两束导光纤维、两束视频信号线的CCD电缆、送气管、注水管、角度钮 钢丝和活检管道。这些管道和导索的外面包以金属网样外衣，金属外衣的外层再加上一层聚脂外衣。