安路科技是中國(guó)本土的FPGA供應(yīng)商，提供基于FPGA的SoC產(chǎn)品，本文推薦使用EF2M系列SoC芯片作為主控，提出一種正壓呼吸機(jī)的系統(tǒng)控制方案。

正壓呼吸機(jī)通過增加氣道內(nèi)壓力的方法將空氣送入肺內(nèi)，肺內(nèi)的壓力增大使肺腔擴(kuò)張。然后減壓，當(dāng)壓力失去后，肺腔組織的彈性使肺部收縮到原來的形狀，把二氧化碳呼出體外。目前大部分呼吸機(jī)都是利用這種增加氣道內(nèi)壓力的方法給病人送氣的。

一般采用直流電機(jī)控制呼吸機(jī)的氣壓，電機(jī)的控制為PWM信號(hào)，調(diào)節(jié)PWM信號(hào)的占空比和周期可以控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。FPGA邏輯可以產(chǎn)生高精度的PWM信號(hào)，氣壓控制平緩、精準(zhǔn)，提供舒適穩(wěn)定的氣壓。

安路SoC是集成了 FPGA、MCU、ADC和Flash的單芯片系統(tǒng)，框圖如下：

安路EF2M45LG144器件在呼吸機(jī)系統(tǒng)控制方案上有下面幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

● 支持高達(dá)114個(gè)通用IO，可以連接按鍵、顯示、通訊等更多外部接口。

● 內(nèi)置CortexM3硬核，工作頻率125MHz，集成I2C、SPI、Uart等外設(shè)，片內(nèi)大容量SRAM作為MCU工作需要的ROM、RAM，是一個(gè)完備的單片機(jī)系統(tǒng)。單片機(jī)系統(tǒng)可完成參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)傳輸、狀態(tài)顯示、管理交互等功能。

● MCU通過AHB總線和FPGA邏輯交互，完成PWM信號(hào)的參數(shù)配置，逐步調(diào)節(jié)PWM Step，這樣不會(huì)使氣流忽大忽小，讓患者的呼吸系統(tǒng)感到不適。

● 內(nèi)置ADC，采集高達(dá)15路模擬信號(hào)。

● 內(nèi)置Flash，存儲(chǔ)MCU程序、FPGA配置，芯片上電后，MCU、FPGA兩個(gè)部分都可以啟動(dòng)工作。

綜上所述，選用安路SoC芯片，集成度高，可以大大簡(jiǎn)化系統(tǒng)電路，提高系統(tǒng)的靈活性以及性價(jià)比。另外，除了臨床使用的醫(yī)用呼吸機(jī)，隨著生活水平的提高，人們更關(guān)注健康，輕量型呼吸機(jī)適用于肺心病、哮喘、打鼾、呼吸暫停等癥狀，家用必備，市場(chǎng)前景非常廣闊。