29、生物医学嵌入式系统通用架构解析

生物医学嵌入式系统通用架构解析

1. 引言

近年来，生物医学应用领域对嵌入式系统的关注度与日俱增。像临床分析中的生化操作（如葡萄糖/乳酸分析）、临床诊断的DNA分析和蛋白质组学分析，以及实时的患者监测等应用，都对计算和通信能力提出了较高要求，同时还需保证系统的便携性和自主性。

为满足便携性和计算能力的需求，嵌入式系统开始集成无线设备，以便与通用计算系统进行通信，并构建分布式计算平台。然而，现有的生物医学嵌入式系统存在一些问题，一方面要配备低功耗通信系统，另一方面要能轻松集成到更广泛的分布式计算平台中，同时还需考虑计算和通信层面的可靠性与安全性。由于传感器和医疗设备种类繁多，因此需要开发通用的计算/通信架构，以支持分布式嵌入式系统在不同应用和环境中的部署。

本文提出了一种用于实现分布式平台的通信架构，该架构涵盖硬件和软件组件，能够借助现有技术开发出自主且协作的嵌入式系统。此外，还展示了该架构在开发基于集成磁阻生物芯片的手持式生物分子识别微系统中的应用。实验结果表明，该架构具有灵活性，可直接应用于多种不同应用的嵌入式系统设计，并能轻松调整以满足每个生物医学实验的特定需求。

2. 架构设计

2.1 硬件架构

下图展示了所提出架构的硬件组件框图：

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    classDef process fill:#E5F6FF,stroke:#73A6FF,stroke-width:2px;
    A[Data Transfer Manager]:::process --> B[Acquisition/Processing P