Pro našeho významného zákazníka v segmentu zdravotnictví jsme navrhli FPGA pro videosystém, který převádí více zdrojů videa na více obrazovek.
Klíčovým přínosem byla implementace rozhraní PCIe, které umožňovalo zpracování a ukládání video streamů do a z počítače se systémem Linux.
Zadání a výzva
Vývoj video modulu v reálném čase pro chirurgii
Každé moderní nemocniční chirurgické oddělení je vždy vybaveno mnoha důležitými nástroji.
V současné době se dává přednost operacím prováděným formou laparoskopie z důvodu menšího zatížení pacienta. K zobrazení vnitřku těla pacienta jsou proto zapotřebí speciální kamery. K zobrazení celé situace v tělní dutině se používá více video streamů, zejména při složitých lékařských operacích.
Chirurg potřebuje snadný a rychlý způsob konfigurace video streamů, aby mohl sledovat každý detail, který může ovlivnit další úspěch lékařské operace.
Řešení
Video matice a převodník formátů v FPGA
Stávající systém představoval složitou přepínací matici vstupů a výstupů, která dokázala směrovat libovolný vstup HDMI a SDI na libovolný výstup HDMI nebo SDI.
Náš tým vylepšil systém implementací rozhraní PCIe s vysokou propustností a nízkou latencí do počítače, které umožňuje zpracovávat vstupní datové toky v počítači a zpracované datové toky přenášet zpět do systému.
Tým vytvořil jádra PCIe i ovladače pro Linux s nízkou latencí. Součástí dodávky byla také funkce Picture-in-Picture implementovaná v FPGA, která umožňovala vkládání streamů do jiných streamů běžících na pozadí.
Tým také implementoval různé podpůrné funkce pro zpracování videa, například HDMI DDC (Display Data Channel), který umožňuje streamovacímu systému zjistit, které formáty jsou podporovány monitory HDMI. Stejná funkce byla přenesena i na porty pro streamování SDI, tj. kódování a dekódování pomocných kanálů.
Hodnota pro zákazníka
Kompaktní video konvertor jako součást celého zdravotnického systému
V oblasti medicíny je nezbytné, aby elektronická zařízení byla kompaktní, snadno použitelná a vysoce spolehlivá. Náš návrh zabudovaný do čipu FPGA lze snadno integrovat do multifunkčního lékařského přístroje, protože všechny komponenty byly navrženy jako opakovaně použitelná jádra IP.
Možnost záznamu a podrobného snímkování představuje cenný nástroj pro kontrolu po operaci a slouží jako podklad pro rozhodnutí o dalším postupu léčby.
Jak probíhal vývoj
Náš tým FPGA vyvinul komponenty, kde každá má svou specifickou funkčnost zapouzdřenou do opakovaně použitelného jádra IP. Každá komponenta FPGA byla napsána v SystemVerilog — výkonném jazyce popisu hardwaru (HDL).
Klient
Jeden z předních světových lídrů v oblasti lékařských přístrojů.
V letech 2019-2020 jsme vytvořili návrh HDL, velmi úzce jsme spolupracovali s naším zákazníkem a pomohli mu s integrací našeho návrhu FPGA do kompletního přístroje.
Další řešení
Od založení společnosti Consilia v roce 2004 jsme dokončili a podpořili desítky projektů.
Služby využité pro tento případ
Oblasti využití
