Kuvio 1: Lohkokaavio lääketieteellisen stimulaatio laitteeseen ulkoisen muistin tukemaan lisätoimintoja
Ensimmäinen haaste sovellusarkkitehdit on tunnistaa oikea järjestelmä sirulla (SoC) tai mikro palvelemaan järjestelmän ydin. Sen on kyettävä tarjoamaan halutun suorituskyvyn ja samalla vähentää yleistä järjestelmän tehobudjetin.
Oheislaitteet, kuten ulkoisia muisteja, anturit, ja telemetrian rajapinnat on verrattavissa SoC / mikro suorituskykyä, mutta myös tukea kompaktissa muodossa tekijä ja tehokas virrankulutus.
muisti valintoja
Valitun laitteen yleensä yhdistää kahdenlaisia muistoja, salama ja SRAM.
Flash on suhteellisen hidas-kirjoitus, ei-haihtuva muisti, joka tukee rajallinen määrä kirjoittaa jaksoa. Sitä käytetään pidä kiinteä tai hitaasti muuttuvia tietoja, kuten sovelluksen koodi, järjestelmän tietoja, ja / tai post-käsitellyt käyttäjän tiedot kirjautuu.
SRAM on nopeasti yhteys, haihtuva muisti, joka tarjoaa rajoittamattoman kirjoitussyklin kestävyyttä. Sitä käytetään tallentamaan väliaikaiset ajonaikaisen järjestelmän tiedot.
Kuten järjestelmän kompleksisuus kasvaa, joten ei koodi monimutkaisuutta useita matemaattisia tehtäviä ja algoritmeja. Sisäinen on-chip-muistin kapasiteetti voi olla riittämätön. Kannettava lääketieteen järjestelmien usein tarvitsevat lisää tallennustilaa, joka vaatii suunnittelijat laajentaa sisäinen muisti, ulkoiseen muistiin (kuvio 1).
Pienitehoinen ulkoista muistia voidaan käyttää RAM laajentamiseen, tyypillisesti SRAM erittäin alhainen aktiivinen ja valmiustilan virta. Vaihtoehtoja ei-haihtuvaan muistiin, kuten flash-EEPROM, MRAM, ja F-RAM.
Sarja flash-muistia käytetään haihtumatonta ohjelmien ja tietojen laajennettavuus, koska sen alhaiset kustannukset ja saatavuus tiheys on suuri. Kuitenkin, se on suhteellisen korkea energian kulutus, joka vähentää käyttöiän akku-pohjaisia laitteita.
Jotkin sovellukset korvata osan muistista EEPROM, mutta se ei vielä akkua sopiva, erityisesti kun toimintaan liittyy laaja kirjoitusten EEPROM. Se vaikeuttaa myös sovelluksen koodin suunnittelu.
Magnetoresistiivinen RAM (MRAM) on rajoittamaton kirjoittaa kestävyyttä. Sen epäkohtana on kuitenkin se, että se kuluttaa erittäin korkea-aktiivinen ja valmiustila virtaa ja on altis magneettikenttiä voi sekoittaa tallennetut tiedot. Nämä ominaisuudet sen vuoksi on siinä akkukäyttöisiä lääkinnällisiä laitteita.
Ferrosähköinen RAM (F-RAM), on useita merkittäviä etuja kannettavissa lääkinnällisten laitteiden ja sillä on korkea kirjoittaa-sykli kestävyyttä.
lääketieteellisiä ongelmia
Kuva 2: Energiankulutus per 4Mb kirjoitus (μJ) ja haihtumaton muisti teknologiat
Rajallinen kirjoitus kestävyyttä EEPROM ja Flash luo mahdolliset ongelmat lääkinnällisiä laitteita, jotka tarvitsevat tiedon tallentamiseen tukkeja, jotka päivitetään jatkuvasti. Flash tarjoaa Endurance luokkaa 1E + 5 ja EEPROM on 1E + 6. F-RAM-kirjoitusjakson kestävyys on 1E + 14 (tai 100000000000000). Tämä mahdollistaa laitteiden voi kirjautua enemmän dataa ilman toteuttaa monimutkaisia kulumista tasoitus algoritmit ja yli-säännöksen lisäkapasiteetti (kuvio 3).
Toinen etu on se, että sisäinen arkkitehtuuri F-RAM kuluttaa kertaluokkia pienempi aktiivista energiaa kuin varaukseen perustuvaa flash tai EEPROM-tallennuslaitteita (kuvio 2).
Esimerkiksi Excelon F-RAM Cypress tukea valmiustilassa, syvä sammuvan ja hibernate tyhjäkäynnillä tilassa. Täytäntöön nämä sovellukseen voi vähentää tehon kulutusta noin kaksi suuruusluokkaa yhdessä alemman aktiivisen virransäästötilaan.
Kuvio 3: Endurance sykli vertailu haihtumaton muisti tekniikoiden
EEPROM ja FLASH vaativat lisää sivu-ohjelmaa / sivun kirjoitusjaksoja, mikä lisää järjestelmän aktiivisen ajan kirjoitusoperaatioita varten. F-RAM: n välitön epävakoisuus mahdollistaa akkukäyttöisten järjestelmien kokonaan virtalähteen kokonaan tai nopeasti pudottaa järjestelmä pieniksi teholevyiksi sekä aktiivisen ajan ja aktiivisen virran vähentämiseksi.
Tämä parantaa myös luotettavuutta sovelluksissa, joilla on tarkat ajoitusvaatimukset, joissa tiedot ovat vaarassa virransään aikana. F-RAM-solut ovat myös erittäin suvaitsevia erilaisiin säteilytyyppeihin, mukaan lukien röntgenkuvat ja gamma-säteily ja ovat immuuneja magneettisille kentille tallennettujen tietojen suojaamiseksi.
Jotkin F-RAM-laitteet, kuten Excelon LP, tarjoavat sirun virheenkorjauskoodia (ECC), joka voi havaita ja oikeat yhden bittiset virheet jokaisessa 64-bittisessä datasanalla, mikä lisää kriittisiä järjestelmän tietolomakkeiden tallennusvarmuutta. F-RAM tukee myös ohjattua huippuvirtaa (eli inrush-virran säätö alle 1,5 mA), jotta akun liiallinen purkaus estää.
F-RAM voidaan sijoittaa pakkauksiin, jotka ovat tilaa tehokkaasti. Esimerkiksi Excelon LP tarjoaa jopa 8 Mbit: n ja on saatavana teollisuuden standardin kahdeksan pin SOIC ja pienoiskoon kahdeksan nastainen GQFN-paketti, jonka läpäisykyky on jopa 50 MHz SPI I / O ja 108MHz QSPI (QUAD-SPI) I / O.
F-RAM: n käytännöllisesti katsoen ääretön kestävyys, hetkellinen haihtuvuus ja pieni virrankulutus mahdollistavat järjestelmän suunnittelijat yhdistämään sekä RAM- että ROM-pohjaiset tiedot ja toiminnot yhdellä muistissa.
ROM-pohjaiset teknologiat, mukaan lukien mask-ROM, OTP-EPROM ja MUR-Flash, ovat haihtumattomia ja ne ovat suunnattu koodin tallennussovelluksiin.
Nand-Flash ja EEPROM voivat myös toimia haihtumatonta datamuistiana. Nämä kaikki vaativat kompromissia, koska ne suorittavat molemmat koodit että tietovarastot alhaisella suorituskyvyssä verrattuna vaihtoehtoisiin muistoihin.
Nämä teknologiat keskittyvät alhaisempiin kustannuksiin, mikä vaatii helppokäyttöisyyden ja / tai suorituskyvyn.
RAM-pohjaiset teknologiat toimivat datamuistina ja myös työtilana koodin suorittamiseen, kun salamasta suoritetaan liian hidas. RAM tarjoaa koodin ja datatoiminnon yhdistelmän, mutta sen haihtuva luonto rajoittaa sen käyttöä väliaikaiseen varastointiin.
Kannettavat sovellukset edellyttävät optimoitua suorituskykyä mahdollisimman vähän komponentteina.
Useiden muistityyppien käyttäminen voi johtaa tehottomuuksiin, monimutkaista koodisuunnittelua ja tyypillisesti kuluttaa enemmän energiaa.
F-RAM: n tehokkuus ja luotettavuus mahdollistaa yhden muistitekniikan käsittelemään molempia koodia että tietoja.
Se on kestävyys tukemaan korkean taajuuden tietojen kirjaamista samalla, kun järjestelmän kustannukset laskemalla järjestelmän tehokkuuden lisääminen ja järjestelmän monimutkaisuuden vähentäminen.
