產品上市時間對于醫療產品至關重要。產品發布時間差幾個月會對項目投資收益率 (ROI) 產生極大的影響，可能會損失收益，也可能會錯過產品上市的最佳時機。但是，另一方面，醫療成像系統開發人員還必須使用最新的技術，讓系統擁有優異的模擬性能、復合信號處理與可視化，并利用高速模數轉換器 (ADC) 和更多的通道數目，獲得較高的數據吞吐量。
?
要求產品快速上市的同時又要使用新技術，這給產品設計帶來了巨大的挑戰。但是，現在新出現的一些工具可以幫助工程師們迅速地讓新的設計轉入樣機制造，并使其系統達到最佳性能。這些工具幫助開發人員使用可重配置現場可編程門陣列 (FPGA) 技術和面向應用型集成模擬前端 (AFE)，并結合靈活的集成平臺，更加快速地進行成像系統樣機開發。開發人員現在可以把模塊化 FPGA 硬件、集成 AFE、高級設計工具和工業標準平臺組合到一起，以構建高度靈活、可調節和可定制的成像系統。
?
個案研究—3個月制造出超聲波成像系統樣機
?
一家總部位于英國的公司 Diagnostic Sonar，對一種新型相控陣超聲波成像系統進行了概念展示。通過對現成 FPGA 硬件和具體應用集成 AFET 進行設計，并使用高級設計工具，它們從確定構架到制造出一臺能夠顯示實時超聲波圖像的樣機系統，總共只用了“3 個月”的時間。由于使用了現成的模塊化 FPGA 和 AFE 硬件構建系統，這個開發團隊才能夠在如此短的時間內制造出他們的首臺樣機系統。這種方法擁有極大的靈活性，并且具有可定制特性，從而讓開發團隊可以專心致力于超聲波處理算法和 I/O 接口這些更需要發揮其專業知識的方面。 圖 1 Diagnostic Sonar 利用 PXI 平臺構建其超聲波成像系統樣機
FPGA 擁有許多設計靈活性，讓開發人員可以嘗試一些新的想法，降低了系統開發早期存在的風險。由于 FPGA 可以通過軟件進行再配置，設計人員可以節省開發時間，能夠對 FPGA 編程以適應某些改動的同時演示基于硬件的處理過程，而這些改動是最初設計產品規格時所沒有想到的。
?
使用 FPGA進行樣機制造的一個挑戰是，利用傳統的硬件描述語言（例如：VHDL 等）對某個系統進行編程是一件非常耗時的工作，從而加長了項目的計劃時間線。但是，開發工具的一些最新進展讓我們可以將高級圖形工具用于總體系統設計，從而使 FPGA 編程變得更加高效。在適當情況下，它可使用現有的 VHDL IP（Xilinx CORE Generator?、內部開發、第三方等）。若使用正確，這些工具可以實現非常快速的原型系統開發，這樣算法和硬件性能便都能得到評估和改進。
?
Diagnostic Sonar 的開發團隊利用美國國家儀器公司的工具制造出了其系統樣機。這些工具包括使用 LabVIEW? FPGA 組件編程的 NI FlexRIO? 模塊化 FPGA 硬件，它是一種圖形設計語言，可用于設計 FPGA 電路，并且無需知道 VHDL 編碼知識。NI FlexRIO 把可交換、可定制 I/O 適配器組件和一個用戶可編程 FPGA 組件，一起組合到一個 PXI 或者 PXI Express 機架內。Virtex 系列 Xilinx FPGA 用在電路板上，目的是達到醫療成像等應用要求的 I/O 和信號處理性能。Diagnostic Sonar 公司過去使用 FPGA 開發電路板，但現在 NI FlexRIO 更能吸引他們，因為他們想使用熟悉的優秀硬件來制造樣機，而這些硬件已經包括了許多用于 I/O 連接、PCI Express 總線接口和 DRAM 通信的基礎組件。自己在內部開發這些組件會花費大量的時間，并且會轉移開發人員的注意力，讓其無法專心致力于產品的創新，而產品的最大附加值正是創新。 圖 2 NI FlexRIO 是一個產品實例，它將用戶可編程 FPGA 和高度集成的 TI AFE與可定制 I/O 結合
?
一旦 Diagnostic Sonar 公司決定利用使用 NI FlexRIO 的現成模塊化 FPGA 構架來制造其系統樣機，下一步便是定義系統的 I/O。NI FlexRIO 平臺擁有各種模擬和數字適配器組件，可以滿足許多應用需求，但是它也允許系統開發人員設計其自己的定制 I/O，使用適配器組件開發工具包 (MDK) 連接至 FPGA。Diagnostic Sonar 公司已經具備了設計超聲波前端的經驗。但是，他們意識到要想達到最佳系統性能的通道密度要求，他們必需使用專門為超聲波應用設計的全集成 AFE。
?