Joonis 1: Plokkskeem meditsiinilis stimulatsiooni seadme abil välise mälu toetamiseks lisaomadust
Esimene väljakutse süsteemiarhitektidena on leida õigeid süsteem kiibil (SOC) või mikrokontrolleri teenida südames süsteemi. See peab olema võimeline andma soovitud tulemuste samal ajal vähendades üldist süsteemi võimsus eelarvest.
Välisseadmed, nagu välised mälestused, andurid ja telemeetria liidesed peavad olema võrreldavad SOC / mikrokontrolleri tulemuslikkust, toetades samas ka kompaktne vorm tegur ja tõhus energiatarve.
mälu valikuid
Valitud seade üldiselt ühendab kahte tüüpi mälestusi, flash ja SRAM.
Flash on suhteliselt aeglane kirjutada, Säilmällu mis toetab piiratud arvu kirjutada tsüklit. Seda kasutatakse, et hoida fikseeritud või aeglase muutuvate andmete rakenduskoodi, süsteem teabe ja / või järeltöödeldakse alla andmelogisid.
SRAM on kiire juurdepääsu, püsimälu, mis pakub piiramatu kirjutada tsükli vastupidavust. Seda kasutatakse, et salvestada ajutiselt run-time süsteemi andmeid.
Nagu süsteemi keerukust suureneb, siis kood keerukust mitme matemaatilisi funktsioone ja algoritme. Sisemine kiibil mälumaht võib olla ebapiisav. Portable Medical Systems sageli vaja täiendavat mälumahtu, nõudes disainerid tõsta sisemälu välise mälu (joonis 1).
Vähese energiatarbega välise mälu saab kasutada RAM laienemine, tavaliselt SRAM äärmiselt madala aktiivsusega ja ooterežiimis voolu. Valikud säilmäluta hulka flash, EEPROM, MRAM ja F-RAM.
Serial välkmälu kasutatakse mittelenduvad programmi ja andmete salvestamise laiendamise vastu, sest tema odav ja kättesaadavust kõrge tihedusega. Siiski on suhteliselt kõrge energiatarbimise, mis vähendab tööiga aku-põhised seadmed.
Mõned rakendused asendada osa mälu EEPROM, kuid see ei ole veel aku sobiv, eriti kui tegevus hõlmab ulatusliku kirjutamist EEPROM. Samuti raskendab taotluse koodi disain.
Magneto-takistuslikke RAM (MRAM) on piiramatu kirjutada vastupidavust. Selle puuduseks on aga see, et ta tarbib väga kõrge aktiivne ja ooterežiimis voolu ja on vastuvõtlik magnetväljade mis võib rikkuda salvestatud andmed. Need omadused Seepärast oleks ebasobiv akutoitega meditsiiniseadmeid.
F-RAM (F-RAM), on mitmeid olulisi eeliseid kaasaskantavad meditsiiniseadmete ja see on suur allahindlus tsükli vastupidavust.
meditsiiniliste tüsistustega
Joonis 2: Energiakulu kohta 4Mb kirjutada (μJ) jaoks Säilmällu tehnoloogiate
Piiratud kirjutada vastupidavuse EEPROM ja flash loob võimalikke probleeme meditsiiniseadmete puhul, mis on vaja salvestada andmelogisid mis on pidevalt uuendatud. Flash pakkumised vastupidavuse järjekorras 1E + 5 ja EEPROM on 1E + 6. F-RAM-kirjutus tsükli vastupidavust on 1E + 14 (või 100000000000000). See võimaldab seadmeid saama sisse logida rohkem andmeid, ilma et rakendada keeruliste kulumise tasandamine algoritme ja üle-säte lisavõimsust (joonis 3).
Teine eelis on see, et sisemine arhitektuur F-RAM tarbib suurusjärku madalam kui aktiivse energiat kui tasu põhinev flash või EEPROM mäluseadmed (joonis 2).
Näiteks Excelon F-RAM Cypress toetust ooterežiimis, sügav võimu alla ja hibernate jõude režiimid. Rakendada neid arvesse taotluse võib vähendada energiatarvet ligikaudu kaks suurusjärku koos alumise aktiivne energiatarbega olekusse.
Joonis 3: Endurance tsükli võrdlus Säilmällu tehnoloogiate
EEPROM ja FLASK nõuab täiendavat lehekülgede programmi / lehekülgede kirjutamise tsükli aega, suurendades seega süsteemi aktiivset aega kirjutada. F-RAMi vahetu mitte-volatiilsus võimaldab akutoitega süsteemidel toiteallika täielikult välja lülitada või kiiremini välja lülitada süsteem madala võimsusega ooterežiimi nii aktiivse aja ja aktiivse voolu vähendamiseks.
See suurendab ka rakenduste usaldusväärsust rakendustes, millel on täpsed ajastuse nõuded, kus andmed on ohu korral ohustatud andmed. F-RAM rakud on samuti väga sallivad erinevat tüüpi kiirguse, sealhulgas röntgenikiirguse ja gammakiirguse ja immuunne magnetväljade, salvestatud andmete kaitsmiseks.
Mõned F-RAM-seadmed, näiteks Excelon LP, pakuvad kiibi veaparandus koodi (ECC), mis suudab tuvastada ja parandada ühekordseid vigu igas 64-bitises andmesisestuses, suurendades kriitilise süsteemi andmete logide säilitamise usaldusväärsust. F-RAM toetab ka kontrollitud tippvoolu (st INRUSH praegune kontroll alla 1,5 mA), et vältida aku ülemäärase tühjendamist.
F-RAM-i saab paigutada pakenditesse, mis on kosmosefektiivne. Näiteks pakub Execeloni LP kuni 8MBITi ja on saadaval tööstuse standardses kaheksa-pin SOICi ja miniatuurse kaheksa-pin GQFN-pakette, millel on läbilaskevõimega kuni 50MHz SPI I / O ja 108MHz QSPI (QUAD-SPI) I / O.
F-RAM-i praktiliselt lõpmatu vastupidavus, Instant Non-volatiilsus ja madal energiatarbimine võimaldab süsteemi disaineritel kombineerida nii RAM-ja ROM-põhiste andmete ja funktsioonide ühekordse mälu.
ROM-põhised tehnoloogiad, sealhulgas mask-ROM, OTP-EPROM ja Nor-Flash, on mitte-lenduvad ja on orienteeritud koodi säilitamisrakenduste suunas.
Nand-Flash ja EEPROM võivad olla ka mitte-lenduva andmemälu. Need kõik nõuavad kompromissi, kuna nad täidavad nii koodi kui ka andmesalvestust madala jõudlusega võrreldes alternatiivsete mälestustega.
Need tehnoloogiad keskenduvad madalamatele kuludele, mis nõuab kasutusmugavuse ja / või tulemuslikkuse kompromissi.
RAM-põhised tehnoloogiad toimivad andmemällu ja ka koodi täitmise tööruumi kui välklambi teostamisel osutub liiga aeglaseks. RAM pakub seadustiku ja andmeside funktsionaalsuse segu, kuid selle lenduvad laadi piirab selle kasutamist ajutiseks ladustamiseks.
Kaasaskantavad rakendused nõuavad võimalikult vähe komponentide optimeeritud jõudlust.
Mitme mälutüübi kasutamine võib põhjustada ebaefektiivsust, raskendab koodi disaini ja tarbib tavaliselt rohkem energiat.
F-RAM tõhusus ja usaldusväärsus võimaldab ühe mälutehnoloogia mõlema koodi ja andmete käsitlemiseks.
Sellel on vastupidavus toetada kõrgsageduslike andmete logimist, vähendades samal ajal süsteemi maksumust, suurendades süsteemi tõhusust ja vähendades süsteemi keerukust.
