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Android应用于嵌入式医疗设备中优势剖析

在过去十年,特别是在最近几年,对如何将“重量级”的主流操作系统(OS),如Windows、Windows CE和Linux用于医疗设备,开发人员的兴趣显著提升。推动因素有很多,如今的医疗设备用户希望.

在曩昔十年,特别是在最近几年,对怎么将“重量级”的干流操作体系(OS),如Windows、Windows CE和Linux用于医疗设备,开发人员的爱好显着提高。推进要素有许多,现在的医疗设备用户期望医疗设备具有多个高档接口,而且许多开发人员现已有在台式电脑和服务器上运用这些操作体系和相关东西的经历。就在不久前,假如想要挑选一款功用丰厚的操作体系,用于嵌入式医疗设备的开发,那么有两个典型的选项:微软Windows CE(有时是桌面Windows自身)或Linux(或其它Unix变体)。

在二者中,Windows CE的优势在于,它是一款完全集成的开发渠道,从设备驱动程序一路到运用程序结构。有些开发人员或许不太喜爱Windows CE,但Windows CE能够一种快速而简略且难度最小的办法发动某个项目,这一点简直很少有人会辩驳。CE相同存在不足之处:运用需求付出版税,而且其代码库被微软公司操控。但值得注意的是,后者也会带来一些长处。

Linux和其它Unix变体具有免费和敞开源码的优势,但一直以来,若要将它们用于嵌入式设备(尤其是那些装备有高档用户接口的设备),存在很大妨碍。 Linux操作体系本来规划用于台式机/服务器,且典型散布包含有许多特性(要占用几兆字节空间和几个CPU周期),但嵌入式体系底子不需求或许很少用到这些特性。因而,一直以来,若要在Linux操作体系中发动某个嵌入式新项目,需求多名开发人员花上几周的时刻来创立轻量级(lightweight)软件映像,带有所需的功用子集,而且有附加的供嵌入运用的资源。虽然手动建立Linux映像能够优化事情,但成果依然没有被完全优化—有许多用于台式机的重要代码不能被减少,而且它们不能高效地运用存储器、CPU和/或功率。

因而,在曩昔,要么挑选简略上手的专利体系(Windows CE),或是挑选需求展开许多作业才干发动的免费和敞开的体系(Linux和Linux宗族)。

谷歌的Android操作体系进入嵌入范畴的时刻相对短一些。从底子上讲,Android的意图是在Linux操作体系的根底供给一款功用全面的嵌入式体系结构。总的来讲,Android旨在使Linux /免费软件像Windows CE相同即开即用、易于运用。

谷歌在2007年11月初次发布Android,其时它被定位成一款针对智能手机的操作体系。Android现已取得显着成功:在不到三年的时刻里,Android现已成为最盛行的智能手机操作体系,全球有一半的智能手机运用Android操作体系。每年有10000万台Android手机进入市场。

开发人员后来迅速地意识到:除了手机之外,Android在嵌入式运用中也大有用武之地。当时的许多嵌入式设备和手机具有许多相同的特点:小尺度液晶显示屏/触摸屏、丰厚的图形用户界面、低功耗处理器、丰厚的衔接选项(蜂窝、无线、蓝牙,等)、电池供电、等等。

由于要考虑牢靠性问题,在选用新技能这一块,医疗设备开发人员一直以来稍稍落后。在比及新技能老练之后,再将其用于美国FDA监管的设备,这样做很重要。可是Android操作体系是杂交种类:虽然这项技能相对较新,可是Android是以Linux技能为根底的,而通过查验的Linux技能现已在职业中为人所熟知。

Android是什么?

Android是一款完好的操作体系和运用结构,规划用于ARM处理器。

Android在底子上运用的是Linux,但为了将其建立成一款用于快速开发的完好结构,谷歌从以下多个方面临其进行了晋级和扩展:

1. Android内核支撑用于完成更高效电源办理的扩展,并对进程之间的通讯进行了修正。

2. Android用自己的Bionic替换了Glibc库。Bionic库占用的容量小且速度快,而且Bionic库支撑BSD授权而不是GPL授权,然后运用户不需求GPL授权。

3.包含有嵌入运用程序需求常常用到的多个库,如WebKit(网页烘托)、媒体结构、SQLLite和其它库。

4.有一个硬件笼统层,用于界说硬件驱动程序所需求的接口。

5.机器人运转环境,由Dalvik,优化用于嵌入式运用的Java虚拟机和用于运用程序开发的中心Java API组成。虽然Android的“主导形式”是在Java环境下开发运用程序,但也能够用C和其它言语来编写运用程序,然后运用本地开发东西包将其编译本钱地ARM代码。

6. Android运用程序结构,用于完成Java Android运用程序的面向对象的规范结构。

Android是开源的,但规划方针是为了将商业开发人员与GPL更好地分离隔。Linux内核在GPL之下,但Android其他大部分的内容以更为较宽松的Apache授权进行发布,答应其在专有和开源开发中运用。简略来说,比较规范Linux,Android让授权变得愈加简略和明晰。

谷歌还开发了一套非开源的运用程序,包含Android Market和GPS套件。它们首要被用于手机。

要不要在我的医疗设备中运用Android?

给医疗设备选定操作体系,在很大的程度上和为任何其它设备挑选操作体系是相同的:咱们挑选咱们以为能够将医疗设备的价值在其生命周期内最大化的操作体系。需求考虑的要素包含:

产品能多快上市?

开发本钱为多少?

这一挑选将怎么影响咱们出售产品的本钱?

授权费用为多少?

一旦咱们的产品推向市场之后,保持技能性本钱需求多少钱?

咱们对咱们的时刻/本钱预算有多大的决心?

假如是一个医疗项目,则还要包含以下一个额定的问题:

做这个挑选,是否能得到一款危险能被患者和用户所承受的设备?

众所周知,医疗器械和其它大多数设备不同,由于医疗器存在严重危险,特别是患者而言。根据医疗设备对患者的危险程度以及FDA以为合理的监管检查力度,FDA将一切医疗设备划分为三大类。

I类设备的危险最小,包含像压舌板、纱带和根本的手术器械。 II类设备具有中等危险,包含心电图机、X光机、血液气体分析器和输液泵。III类设备的危险最高,包含植入式除颤器,人工心脏瓣膜和植入式小脑影响器。

比较首要针对牢靠性而规划的更小型、更便利测验的操作体系,重量级操作体系(如Android)根本上更简略呈现毛病。这倒不是说重量级操作体系必定常常出毛病。关于许多设备而言,每年一次重新发动来修正软件确定就能够了。因而,所以,考虑到重量级操作体系所具有的用户界面更好、上市速度更快以及其它长处,偶然重新发动带来的不方便能够被宽恕。可是,关于植入式除颤器来说,每年重新发动一次或许是不可的。

根据一般的经历,Android和与之类似的操作体系适用于I类和II类设备,而III类设备一般需求运用具有高牢靠性的更小型的操作体系。当然,每台设备的状况不同。不论是开发何种医疗设备,咱们都要充分考虑和了解与操作体系相随同的危险。

一个用于取得“一举两得”的办法是将处理使命分红两部分:用一个选用高牢靠操作体系的处理器来履行中心功用,用一个选用重量级OS的处理器来处理没那么重要的使命。输液泵便是一个比如,一个选用高牢靠性操作体系的处理器在输液进程中操控电机,而另一个运转Android的处理器则运转GUI、通讯,等等。请注意,用到两个处理器的解决方案并不是一个马到成功的灵丹妙药。需求充分考虑和具体规划。要保证医疗设备的安全性和可测验性。

用户许多的优势

假如你所规划的嵌入式设备挑选运用Android,那么有不计其数部手机所运转的Android仓库和你的嵌入式设备所运转的Android仓库,在实质是相同的。有许多的用户在查找Android操作体系的缝隙,一起有巨大的开发社区致力于修正这些缝隙。虽然Android的牢靠性不如轻量级专用操作体系,但和从零开始开发Linux仓库比较,Android是一款通过完全调试的体系。此外,现在有超越10万款支撑Android的运用程序,其中有许多程序能够简化和加快开发进程。这便是说,Android开发并不是很杂乱,有巨大的开发人员群支撑Android。

关于那些对软件牢靠性要求不高,且价格能够支撑所需硬件的医疗设备,Android具有很强的竞争力。它在功用、资源需求和生产力之间做了很好的平衡,而且具有以规划巨大且昌盛的Linux产业链为根底的额定优势。

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