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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