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老蒋谈超声(十):华声之“芯”

发布时间:2016-10-10作者: 康师傅

前言:华声的四叶草便携彩超上市快一年了,产品优异的性能以及便捷的操作已为行业内广大超声工作者所熟知。为了让大家更深入了解四叶草便携彩超的“内心”,小编扫地僧特别向我约了一篇“华声之芯”。一开始我是拒绝的(太难写了),平心而论,读者更感兴趣的是看的见的图像、图像性能、工作流以及产品造型等,当然对超声设备的原理流程以及体系结构也会感兴趣,但具体到超声的信号处理算法、图像处理算法以及实现,如果写的不生动,是没有人读的。毕竟是跟医学领域相隔多个学科的东西了。FPGA芯片就是这样一个超声信号处理和图像处理的实现载体。


正文:

FPGA是什么呢?这是英文全称Field Programmable Gate Array的缩写,用中国话说就是现场可编程门阵列或者可编程逻辑器件。这已经是电子领域门级(gate)概念的东西了,可够专和偏的。通俗一点讲,这是一颗用于进行超声核心信号处理和图像处理的可以像软件一样反复编程的芯片。这个芯片输出的数据可以被软件处理成医生们熟悉的超声图像。现在国内做产品的公司都喜欢宣传自己的产品拥有自主知识产权,FPGA就是自主知识产权的一个重要载体,它里面所实现的算法每个公司都有每个公司的特色。


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电子技术的发展日新月异,FPGA的集成度越来越高,芯片的性能也越来越强。犹记得10年前我刚做做超声设备研发时,B模式信号处理要独占一颗FPGA芯片,多普勒彩色血流信号处理(也就是我们常说的C模式)则需要三颗FPGA芯片来进行处理。而到今天的四叶草产品中,为了把产品做小,把产品做轻,把产品的功耗做低,我们只使用了一颗FPGA芯片,便将各模式的信号处理都实现了。这也是华声将自主知识产权的超声处理做的高效且简洁的一个体现。


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要实现这样一个高性能的体系架构,实现这样一些高效简洁的算法处理,并且让“这颗心”稳定可靠地工作,真不是一件简单的事情!记得我们在研发过程中FPGA开发曾经遇到一个极低概率的偶发图像问题,这个故障非常奇怪!我们按故障出现的路径反反复复地测试一天,这个臭虫(bug)就是不再出现。我们没有掉以轻心,而是将故障记录下来进行跟踪,看看这是一个单次问题还是一个低概率偶发问题。隔了一段时间,试产样机生产测试过程中又出现一例类似问题,立即就引起了研发的重视。当时研发老大、硬件老大以及软件老大和我们一起进行会诊,会诊的结果是将两次故障合并记录,并将故障的警告等级从单次故障提升至极低概率偶发故障。会诊之后研发老大给我们下达命令:为了保证产品的质量,这个问题在产品上市前必须解决!


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当时面对这样一个未知的故障,心情经历了茫然、了然、欣然、郁郁然、淡然、奋然以及释然这样一个跌宕起伏的变化过程,这也许就是开发工作的真滋味。因为这个故障是一个极低概率的偶发故障,按故障路径操作一天故障都未必会出现。假如故障出现了,到底是哪个环节出的错也是未知,项目组内部大家整天都是一脸崩溃的表情。


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为了提高故障出现的概率,我们绞尽脑汁,一个测试工程师想了一招:进行自动化的故障路径压力测试。基于这样的一个想法,我们是一点一点拨开故障点以及故障原因的迷纱。放下手头上所有的事情,花了整整一个月时间,终于齐心协力将这个臭虫(bug)揪了出来。当问题解决之后,心里那种释然放松之情真是无法用语言描述。


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这不只是一个故障的解决,更是华声人对产品质量的保证与承诺。优异的产品以及产品性能总是基于这样点点滴滴枯燥而踏实的开发工作。

FPGA开发工作容易吗?我的理解这真不是一件容易的活。再不容易,我们也会不断推陈出新,也许不久大家会看到华声更先进架构的超声产品和更好的“华声之芯”!


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