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MEDICAL 10 - APRILE 2016
XIV
Medical
bile e creare opportune barriere fra le funzioni critiche
all’interno del sistema. I progettisti possono introdurre
misure aggiuntive per la sicurezza di modo che, qualora
si verifichi un guasto, il sistema si spenga in maniera sicu-
ra e prevedibile. Inoltre, essi possono mostrare agli enti
normatori percorsi di segnale, valori in uscita prevedibili
e sistemi a prova di malfunzionamento, con le sezioni
più critiche realizzate in hardware.
Gli ambienti di sviluppo come SDAccel per la progetta-
zione FPGA in ambiente C, C++ e OpenCL, e SDSoC per
la progettazione dei SoC Zynq in C/C++, consentono
alle società che realizzano sistemi medicali di sviluppa-
re il prototipo dei propri sistemi in C,
determinare quali funzioni, sia critiche,
sia non critiche, siano più adatte per
essere realizzate su hardware o girare
su software e infine sfruttare il flusso
di progettazione isolato per mettere a
punto nei dettagli le funzioni hardware
ed aggiungere gli strati di ridondanza
per aumentare l’affidabilità. L’uso di
una metodologia a livello di sistema
può inoltre ridurre il ciclo di progetta-
zione di diversi mesi.
Utilizzando dispositivi e tool precerti-
ficati e conformi agli standard inter-
nazionali, si possono ottenere ulteriori
risparmi di tempo nel processo di ap-
provazione del proprio prodotto finale
da parte degli enti regolatori. Ad esem-
pio i dispositivi di Xilinx, la Suite di
Progettazione Vivado e i core IP per il
mercato medicale di Xilinx e dei membri dell’alleanza
sono conformi ai più severi standard di sicurezza e qua-
lità, fra cui ISO 60601 terza edizione, ISO 13485 (relati-
vo alla progettazione di dispositivi medicali), ICE 61508
(per la sicurezza funzionale) e ICE 62304 (integrazione
del sistema operativo RTOS), oltre a superare i requisi-
ti di tolleranza alle radiazioni. Ad esempio, l’RTOS di
QNX, membro dell’Alliance, è già precertificato per lo
standard ICE 62304, e di conseguenza l’uso di questo si-
stema operativo su un SoC Zynq può ridurre il processo
di certificazione di sei mesi. Analogamente, TOPIC Em-
bedded Products offre IP, flussi di progettazione e sche-
de SOM precertificate per la conformità allo standard
di gestione della qualità ISO 13485, consentendo così di
accelerare ulteriormente la prototipazione e il progetto.
Un approccio basato su piattaforma
L’onere di sottostare a normative sempre più stringen-
ti e le crescenti pressioni in termini di time-to-market
hanno indotto molte aziende che operano in campo
medicale ad adottare strategie di progettazione basate
su piattaforma. I vantaggi legati alla progettazione a li-
vello di piattaforma, anche in termini di costi, sono no-
tevoli: si prenda ad esempio il settore dell’elaborazione
di immagini medicali, all’interno del quale le aziende
offrono una versione portatile, una di bassa fascia, una
di fascia intermedia e una di alta fascia della propria
linea di prodotti. Utilizzando un’unica piattaforma per
lo sviluppo del prodotto di alta fascia, ad esempio ba-
sata sul SoC Zynq, esse possono sfruttare il medesimo
hardware per ciascuna fascia di prodotto, variando o ri-
ducendo il numero di funzioni in base alle necessità di
ciascun mercato finale di riferimento.
Un approccio a livello di piattaforma
realizzata tramite SoC offre inoltre nu-
merosi vantaggi rispetto allo stesso ap-
proccio che prevede l’uso di più com-
ponenti discreti. I dispositivi medicali
necessitano di un ciclo di progettazio-
ne di tre anni, e possono richiedere da
uno a tre anni per l’approvazione da
parte degli enti regolatori.
Inoltre essi rimangono tipicamente sul
mercato da 10 a 15 anni, molto più a
lungo rispetto ai dispositivi consumer,
che presentano in genere un ciclo di
vita di due - tre anni. Tuttavia la mag-
gior parte dei processori embedded
ad oggi disponibili sul mercato hanno
un ciclo di vita di circa cinque anni,
e quindi vengono dismessi per esse-
re sostituiti con una nuova versione
del dispositivo. Ciò accade perché la maggior parte di
questi dispositivi è pensata principalmente per il mer-
cato consumer. Ma nell’industria medicale, se un chip
deve essere sostituito con uno nuovo perché la prece-
dente versione non è più disponibile, il prodotto deve
nuovamente superar il processo di conformità. I SoC
e gli MPSoC programmabili come le famiglie di pro-
dotti Zynq di Xilinx forniscono alle aziende i vantaggi
di prestazioni tipici dei processori o multiprocessori
embedded, combinati con le caratteristiche di flessibi-
lità, differenziazione e sicurezza tipiche dei dispositivi
programmabili. In più, essi offrono la flessibilità I/O
necessaria per integrare un vasto insieme di protocolli,
sensori e configurazioni video. Incorporando più fun-
zioni a livello di sistema all’interno di soluzioni SoC e
MPSoC programmabili, è possibile ridurre l’occupazio-
ne di spazio, contenere i costi della BOM e abbattere
drasticamente i consumi rispetto alle tradizionali piat-
taforme multichip, accelerando così l’introduzione sul
mercato di prodotti innovativi.
Negli ultimi
10 anni gli
FPGA hanno
rapidamente
sostituito
ASIC e ASSP
in campo
medicale