Малюнак 1: Блок-схема медыцынскага прылады стымуляцыі з дапамогай вонкавай памяці для падтрымкі пашыранай функцыянальнасці
Першая задача для сістэмных архітэктараў, каб вызначыць правільную сістэму на крышталі (SoC) або мікракантролер, каб служыць у якасці цэнтра сістэмы. Ён павінен быць здольны забяспечыць патрабаваную прадукцыйнасць пры адначасовым зніжэнні бюджэту магутнасці сістэмы ў цэлым у.
Перыферыйныя прылады, такія як знешнія запамінальныя, датчыкі і інтэрфейсы тэлеметрыі павінны быць параўнальныя з / мікракантролер прадукцыйнасці SoC, у той жа час падтрымліваючы кампактны формаў-фактар і эфектыўнае спажыванне энергіі.
выбар памяці
Абраная прылада звычайна ўключае два тыпу памяці, флэш-памяць і SRAM.
Флэш з'яўляецца адносна павольнай запісу, энерганезалежнай памяці, якая падтрымлівае абмежаваную колькасць цыклаў запісу. Ён выкарыстоўваецца для захоўвання фіксаванай або павольна змяняюцца дадзеных, такіх як код прыкладання, сістэмы інфармацыі і / або пасля апрацоўкі часопісаў карыстацкіх дадзеных.
SRAM з'яўляецца хуткі доступ, энерганезалежнай памяць, якая забяспечвае цягавітасць неабмежаваны цыкл запісу. Ён выкарыстоўваецца для захоўвання сістэмных дадзеных часовага часу выканання.
Паколькі складанасць сістэмы павялічваецца, таму робіць складанасць коды для мноства матэматычных функцый і алгарытмаў. Аб'ём убудаванай памяці на крышталі можа быць недастатковым. Партатыўныя медыцынскія сістэмы часта маюць патрэбу ў дадатковай памяці, патрабуючы дызайнер, каб павялічыць ўнутраную памяць з вонкавай памяццю (мал 1).
Вонкавая памяць нізкай магутнасці можа выкарыстоўвацца для пашырэння АЗП, звычайна ўяўляюць сабой статычную АЗП з надзвычай нізкім актыўным і токам у рэжыме чакання. Варыянты энерганезалежнай памяці ўключаюць выбліск, EEPROM, MRAM і F-RAM.
Паслядоўны флэш-памяць выкарыстоўваецца для энерганезалежнай пашырэння праграмы і захоўвання дадзеных з-за яго нізкай кошту і даступнасці высокіх шчыльнасцяў. Тым не менш, ён мае адносна высокае спажыванне энергіі, што зніжае тэрмін эксплуатацыі батарэі прылад на базе.
Пэўныя праграмы замяніць частка памяці з EEPROM, але гэта яшчэ не батарэі чыстыя, асабліва калі аперацыі ўключаюць шырокія аперацыі запісы ў ЭСППЗУ. Гэта таксама ўскладняе канструкцыю кода прыкладання.
Магнітна-рэзістыўны АЗП (MRAM) мае неабмежаваную цягавітасць запісу. Яго недахопам, аднак, з'яўляецца тое, што ён спажывае вельмі высокія актыўныя і рэзервовыя токі і ўспрымальная да ўздзеяння магнітных палёў, якія могуць стаць прычынай пашкоджанні захоўваемых дадзеных. Гэтыя характарыстыкі, такім чынам, зрабіць яго непрыдатным ў батарэйках медыцынскіх прылад.
Сегнетаэлектрычных АЗП (F-RAM), мае некалькі ключавых пераваг у партатыўных медыцынскіх прыбораў і мае высокую трываласць цыклаў запісу.
медыцынскія ўскладненні
Малюнак 2: Спажыванне энергіі на 4Mb запісу (мкДж) для энерганезалежнай тэхналогій памяці
Цягавітасць абмежаванай запісы ў EEPROM і флэш стварае патэнцыйныя праблемы для медыцынскіх прылад, якія неабходна захоўваць часопісы дадзеных, якія пастаянна абнаўляюцца. Flash-прапановы цягавітасць парадку 1E + 5 і EEPROM з'яўляецца 1E + 6. Цягавітасць цыкл запісу F-АЗП 1Е + 14 (або 100 трыльёнаў). Гэта дазваляе прылады, каб мець магчымасць увайсці больш дадзеных без неабходнасці рэалізоўваць складаныя алгарытмы зносу выраўноўвання і празмерны рэзерв дадатковай магутнасць (малюнак 3).
Другое перавага складаецца ў тым, што ўнутраная архітэктура F-RAM спажывае парадку ніжэй, чым актыўнай энергіі зарада на аснове прылад флэш-памяці або EEPROM захоўвання (малюнак 2).
Напрыклад, Excelon F-RAM ад Cypress падтрымкі ў рэжыме чакання, глыбокага харчавання ўніз і спячы рэжым прастою рэжыму. Рэалізацыя іх у дадатак можа знізіць энергаспажыванне прыкладна на два парадку велічыні ў камбінацыі з рэжымам нізкага актыўнай магутнасці.
Малюнак 3: Зносаўстойлівасць цыкла для параўнання энерганезалежнай тэхналогій памяці
EEPROM і Flash патрабуюць дадатковай старонкі праграмы / Page-запісы, тым самым павялічваючы сістэму актыўнага часу для запісу аперацый. Неадкладная небласць F-RAM-RAM дазваляе батарэі кіравання сістэмамі, каб цалкам выключыць крыніца харчавання або больш хутка кінуць сістэму ў рэжыме нізкага рэжыму ўлады, каб паменшыць як актыўны час і актыўны ток.
Гэта таксама павышае надзейнасць у прыкладаннях, якія маюць дакладныя патрабаванні часу, дзе дадзеныя знаходзяцца ў небяспецы падчас няспраўнасці. F-RAM клеткі таксама вельмі памяркоўныя да розных тыпах выпраменьвання, у тым ліку рэнтгенаўскіх прамянёў і гама-выпраменьвання і неўспрымальныя да магнітных палёў, каб абараніць запісаныя дадзеныя.
Некаторыя F-RAM прылады, такія як Excolon LP, забяспечваюць на чып карэкцыі карэкцыі код (ECC), які можа выявіць і правільныя памылкі ў кожным 64-бітных дадзеных слова, павелічэнне надзейнасці крытычных сістэм сістэмы захоўвання дадзеных. F-RAM таксама падтрымлівае кіраванае пікавы ток (г.зн. inrush бягучага кантролю менш чым 1,5 MA), каб прадухіліць празмернае разрад батарэі.
F-RAM можа быць размешчана ў ўпакоўцы, якая з'яўляецца прасторай-эфектыўным. Напрыклад, Excelon LP прапануе да 8mbit і даступны ў прамысловасці Стандартны восем-кантактны Soic і мініяцюрныя восем-кантактныя пакеты gqfn з прапускной здольнасцю да 50mhz SPI I / O і 108MHz QSPI (QUAD-SPI) I / O.
F-RAM практычна бясконцыя цягавітасць, імгненная няблажальнасць і нізкае энергаспажыванне дазваляюць дызайнерам сістэмы, каб аб'яднаць як RAM- і ROM на аснове дадзеных і функцый у межах адной памяці.
ROM-тэхналогіі, у тым ліку маскі-ROM, OTP-EPROM, і NOR-FLASH, не з'яўляюцца безпушчальных і арыентаваны на прыкладання для захоўвання кода.
NAND-Flash і EEPROM можа таксама служыць у якасці памяці непустотных дадзеных. Усе яны патрабуюць некаторых кампрамісу, так як яны выконваюць як код і захоўванне дадзеных з нізкім выкананнем у параўнанні з альтэрнатыўнымі ўспамінамі.
Гэтыя тэхналогіі засяродзіцца на больш нізкай цане, якая патрабуе кампрамісу прастаты выкарыстання і / або прадукцыйнасці.
Рам-тэхналогіі служаць у якасці памяці дадзеных, а таксама ў якасці працоўнага месца для выканання кода пры выкананні ад ўспышкі даказвае занадта павольна. RAM забяспечвае сумесь кода і функцыянальнасці дадзеных, але яго лятучы прырода абмяжоўвае яго выкарыстанне для часовага захоўвання.
Партатыўныя прыкладання патрабуюць аптымізаванай прадукцыйнасці ў выглядзе некалькіх кампанентаў, наколькі гэта магчыма.
Выкарыстанне некалькіх тыпаў памяці можа прывесці да неэфектыўнасці, ўскладняе дызайн кода і, як правіла, спажывае больш энергіі.
Эфектыўнасць і надзейнасць F-RAM робіць магчымым для адной тэхналогіі памяці для апрацоўкі як код і дадзеныя.
Яна мае цягавітасць, каб падтрымаць высокачашчынныя дадзеныя рэгістрацыі дадзеных пры зніжэнні кошту сістэмы, павышэнне эфектыўнасці сістэмы і зніжэння сістэмы сістэмы.
