超宽带无线电技术在医疗设备中的应用

超宽带无线电技术在医疗设备中的应用

MAC可在UWB设备间以任何方向传输任何数据---而不局限于视频。在这个具体的视频应用中，来自摄像闲的信号通过数字视频接口和AHB传送到SDRAM，该SDRAM用作一个视频中间缓冲器(见图5)。MAC从该SDRAM提取视频数据，并将其传送到UWB网络进行传输。反过来，UWB物理层接收到的数据则被传送到SDRAM。

　　在UWB网络和SDRAM之间传输数据时，MAC用作AHB主总线，无需处理器核进行干预。这意味着，可以将数据传输中解放出来的处理器用于控制后续UWB超帧的MAC设置。在这种架构下，任何AHB总线设备都可成为数据传输的目标或源，无论是传送到UWB-MAC，还是从UWB-MAC传出。至于和UWB无线模块的接口，UWB-MAC采用WiMedia ECMA369 MAC-PHY接口标准。

　　内窥镜的其它必备部件包括A/D转换器和用于电池管理的脉宽调制器(PWM)。为将所有部件集成到内窥镜的手柄中，同时保持低功耗，标准单元ASIC是不错的选择。然而，如果预知的产量太低，不足以分担本示例中标准单元ASIC的开发成本，可采用可定制的应用处理器（CAP）。这一基于ARM的微控制器具备所有常用的外设和软件驱动以及用于实现用户定制功能的金属可编程逻辑区域。可在CAP金属可编程区域实现UWB-MAC和其它定制IP核，类似于门阵列。该微控制器的其它标准外设，如外部总线接口(EBI)，可用于控制SDRAM，不会导致与内存控制器设计相关的技术风险和成本。

　　为便于UWB应用开发，有些供应商提供一款CAP UWB评估套件。CAP器件的固定部分可以当做一个标准的微控制器，和用于仿真金属可编程模块的高密度FPGA协同工作。这个评估套件可以快速地进行配置，仿真目前正开发的设计的性能。可在FPGA中实现UWB-MAC以及其它专用逻辑。

　　在一块扩展板卡上实现UWB物理层。CAP UWB评测工具套件与一台运行业界标准ARM开发工具的PC连接，用于完成系统开发和调试。这样的开发方式允许软、硬件开发同时进行，从而大幅缩短了开发时间。当系统经全面调试后，将UWB MAC和专用逻辑重新映像到CAP的金属可编程模块中，提供了元器件数目较少而完整的UWB收发器。

图5 UWB设备间的MAC数据传送

结论

　　这种低成本、中等批量的UWB设备可以用于无线医疗应用。这适合于单向的视频链路，也可以取代超声传感器的粗电缆，同时为病人提供必要的电流绝缘。牙科的X光胶片目前正在被X射线扫描仪所取代，后者可放置在病人口腔的。UWB可用于链接图像显示和存储设备。此外，手术机器人的定位外设可以通过一个可靠的UWB通道来交换数据。

　　UWB是一种新兴的技术，其具有传输延迟短、传输速率高、功耗小、电磁辐射低的特点。医疗器械制造商已经开始使用视频内窥镜和超声传感器技术，有部分原因是因为UWB具有传统的技术无法实现的确定的数据速率。此外，UWB的协议开销很低，要让医生能够以低延迟或实时地观察病人体内的情况，低协议开销很重要。