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現代生物醫學儀器正在向著微型化、多功能化、系列化等方向發展 ， 系 統 中 的 數 字 部 分 越 來 越 重 要 。 現 場 可 編 程 門 陣 列是一種新型可編程邏輯器件， 性能優良，應用于生物醫學工程領域，可顯著降低數字系統的開發成本。

隨著計算機技術和電子技術的發展， 現代醫學儀器已經向著智能化、小型化、多功能化方向發展， 在儀器設計中數字化程度越來越高， 用到的ASIC數量和規模越來越大。 由于現場可編程邏輯器件的出現，ASIC的設計與制造，已不再完全由半導體商家獨立承擔，設計者在實驗室里也可以自己設計出合適的ASIC芯片，并且立即進行實際應用，現在應用最廣的主要是現場可編程門陣列。現場可編程門陣列器件是一種新型的高密度可編程邏輯器件，采用CMOS-SRAM工藝制造。 現場可編程門陣列是新一代的數字邏輯器件， 它們的規模比較大， 適合于時序、組合等邏輯電路應用場合， 它可替代幾十甚至上百片通用中等規模以上的 WI 芯片。它不僅具有很高的速度和可靠性，而且具有用戶可重復定義的邏輯功能，即具有可重復編程的特點。因此，現場可編程門陣列使數字電路系統的設計非常靈活， 并且顯著縮短了系統研制的周期，縮小了數字電路系統的體積和所用芯片的種類。 在生物醫學工程領域，得益于現場可編程門陣列的發展，現代醫學儀器設計用現場可編程門陣列取代中小規模芯片做邏輯控制， 在醫學信號采集與處理、圖像獲取與處理、便攜式醫學儀器設計等方面得到了應用。

現場可編程門陣列是一種程序驅動邏輯器件， 就像一個微處理器， 其控制程序存儲在內存中， 加電后，程序自動裝載到芯片執行。 現場可編程門陣列一般由2 個可編程模塊和存儲SRAM構成。CLB是可編程邏輯塊，是現場可編程門陣列的核心組成部分， 是實現邏輯功能的基本單元， 主要由邏輯函數發生器、觸發器、數據選擇器等數字邏輯電路構成。IOB 是輸入輸出模塊， 它提供了芯片引腳和內部邏輯陣列之間的連接， 主要包括輸入觸發器、輸入緩沖器、輸出觸發 . 鎖存器和輸出緩沖器，每一個IOB控制一個引腳， 可獨立編程為輸入、輸出和雙向I/O， 非常靈活，而且兼容 CMOS和TTL兩種電平。

IR是可編程互聯資源，包括各種金屬線和可編程連接開關，其主要任務是將各個CLB之間和IOB之間互相連接起來， 構成各種功能復雜的系統， 共有 2 種類型：①直接連接線，這種連接線延時最少， 但僅限于相鄰的CLB、IOB 之間選用。 ②通用內部連接線，這是最靈活的連接方式， 可以連接任意兩點， 是最常用的方式。 ③長線，這種方式是以最小延時做遠距離連接，是最貴的資源，實際使用時須做合理的運用 [1] 。現場可編程門陣列的內部存儲單元 SRAM( 靜態存儲器)是專門設計的， 具有可靠性高、抗干擾能力強、保密性好等優點， 器件在出廠時都由廠家進行安全可靠性測試，保證在最不利的情況下也能保證安全性， 不至于發生軟錯誤， 因此基于現場可編程門陣列設計的系統具有高度可靠性 [1] 。基于現場可編程門陣列的系統設計不同于傳統的設計方法， 是一種自上而下的設計， 從系統設計總體要求出發， 逐步將設計內容細化， 最后完成系統的整體設計，這種設計使得電路設計更趨于合理， 顯著縮短了設計周期， 降低費用， 降低了硬件電路設計的難度 [1] 。現場可編程門陣列是用軟件來實現硬件電路的功能， 通過設計軟件就可以得到想要的硬件電路功能， 而要修改硬件設計時只要重新修改軟件就可以了，時下各大現場可編程門陣列廠家都提供了功能強大的現場可編程門陣列開發軟件包， 對于一般的電路， 完全不需要人工干預就可以自動完成， 而采用人工干預，則可以實現特殊功能需求的設計。