Slika 1: Blok diagram stimulacije naprave medicinsko uporabo zunanjega pomnilnika za podporo napredne funkcije
Prvi izziv za sistemske arhitekte je ugotoviti pravi sistem na čipu (SoC) ali mikrokrmilnika, da služijo kot jedro sistema. To mora biti sposoben zagotoviti želeno zmogljivost, hkrati pa zmanjšuje porabo energije celotnega sistema je.
Perifernih naprav, kot so zunanji spominov, senzorji, in telemetrijo vmesnikov mora biti primerljiva s SoC / mikrokrmilniška zmogljivosti, hkrati pa podpira tudi kompaktno obliko dejavnik in učinkovito porabo energije.
Pomnilniške izbire
Izbrana naprava običajno vključuje dve vrsti spominov, bliskavico in SRAM.
Flash je relativno počasi pisati, nehlapne pomnilnika, ki podpira omejeno število pisalnih ciklov. To se uporablja za vodenje določen ali počasno spreminjanje podatkov, kot kodo aplikacije, informacijski sistem, in / ali poštne obdelani podatki dnevnikov uporabnikov.
SRAM je hitro dostop, delovni pomnilnik, ki omogoča neomejeno vzdržljivosti napisati cikel. To se uporablja za shranjevanje začasnih podatkov sistema teči času.
Kot sistem postaja vse bolj kompleksen, zato ne kode kompleksnost za več matematičnih funkcij in algoritmov. Notranji pomnilnik zmogljivosti na čip lahko nezadosten. Prenosni zdravstvene sisteme pogosto potrebujejo dodaten prostor za shranjevanje, ki zahteva oblikovalci za bogatenje notranjega pomnilnika z zunanji pomnilnik (slika 1).
Zunanjim spomin nizko porabo je mogoče uporabiti za razširitev RAM, običajno z SRAM z izjemno nizko aktivno in pripravljenosti toka. Možnosti za nehlapne shranjevanje vključujejo bliskavico, EEPROM, MRAM in F-RAM.
Serijska bliskovni pomnilnik se uporablja za nehlapne širitev programa in shranjevanje podatkov zaradi nizke cene in razpoložljivost visokih gostot. Vendar pa ima relativno visoko porabo energije, ki zmanjšuje operacijski življenje, ki temelji na baterije naprave.
Nekatere aplikacije zamenjati del pomnilnika z EEPROM, vendar to še vedno ni na baterije prijazna, še posebej, če postopki vključujejo obsežne piše EEPROM. Prav tako otežuje oblikovanje uporaba kode.
Magneto-resistive RAM (MRAM) ima neomejeno pisanje vzdržljivost. Njegova pomanjkljivost pa je, da porabi zelo visokih aktivnih in pripravljenosti tokove in je občutljiv za magnetna polja, ki lahko pokvari shranjenih podatkov. Te lastnosti, zato bi bilo neprimerno v baterijski pogon medicinskih pripomočkov.
Železoelektrični RAM (F-RAM), ima več ključnih prednosti v prenosnih medicinskih pripomočkov in ima visoko vzdržljivost napisati cikla.
medicinski zapleti
Slika 2: Poraba energije na 4MB write (μJ) za nehlapne pomnilniških tehnologij
Omejena napisati vzdržljivost EEPROM in bliskavico ustvarja morebitne težave za medicinske pripomočke, da potreba po podatkovnih dnevnikov trgovin, ki se nenehno posodabljajo. Hitri ponudbe vzdržljivosti o vrstnem redu 1E + 5 in EEPROM je 1E + 6. F-RAM pisanje vzdržljivosti Ciklus je 1E + 14 (oziroma 100 trilijona). To omogoča naprav, da se lahko prijavi več podatkov, ne da bi izvajanje kompleksnih algoritmov, izravnava obrabe in prekomerno določbo dodatne zmogljivosti (slika 3).
Druga prednost je, da je notranja struktura F-RAM porabi redov velikosti manjše delovne energije od naprav bliskovni ali EEPROM za shranjevanje na osnovi naboja (slika 2).
Na primer, Excelon F-RAM iz Cypress podporo pripravljenosti, globoko moči puha in prezimovanje idle načinov. Izvajanje teh v vlogi lahko zmanjša porabo energije za približno dva reda velikosti v kombinaciji z nižjo aktivnim načinom napajanja.
Slika 3: Vzdržljivost primerjava cikel nehlapnih pomnilniških tehnologij
EEPROM in Flash zahtevata dodatne cikel programa / napisane strani s strani, s čimer se povečuje aktivni čas sistema za pisanje. F-RAM-ojska ne-volatilnost omogoča baterijski sistemi, da popolnoma izklopi napajalnik ali hitreje spustite sistem v način mirovanja nizke moči, da zmanjšate aktivni čas in aktivni tok.
To povečuje tudi zanesljivost v aplikacijah, ki imajo natančne zahteve glede časovne razporeditve, kjer so podatki v nevarnosti med napako napajanja. F-RAM celice so zelo tolerantne tudi za različne vrste sevanja, vključno z rentgenskimi žarki in gama sevanjem in so imuna na magnetna polja, za zaščito posnetih podatkov.
Nekatere naprave F-RAM, kot so Excelon LP, zagotavljajo kodo napak na čipu (ECC), ki lahko zaznajo in popravijo eno-bitne napake v vsakem 64-bitnem podatkovnem besedi, povečanje kritičnih podatkovnih podatkovnih dnevnikov za zanesljivost skladiščenja. F-RAM podpira tudi nadzorovani maksimalni tok (tj. Inrush tok, manjši od 1,5 mA), da se prepreči prekomerno izpraznitev baterije.
F-RAM se lahko nahaja v embalaži, ki je vesoljska učinkovita. Na primer, Excelon LP ponuja do 8MBB in je na voljo v industrijski standard osem-pin Soic in miniature osem-pin paketov GQFN s pretok do 50MHz SPI I / O in 108MHz QSPI (QUAD-SPI) I / O.
Praktično neskončna vzdržljivost F-RAM-a, takojšnja nestanovitnost in nizka poraba energije omogočajo oblikovalcem sistemov, da združijo podatke o ram- in ROM-a in funkcije v enem pomnilniku.
Tehnologije, ki temeljijo na ROM, vključno z masko-ROM, OTP-EPROM in NOR-FLASH, so nehlapne in so usmerjene proti aplikacijam za shranjevanje kod.
Nand-Flash in EEPROM lahko služita tudi kot nehlapni pomnilnik podatkov. Vse to zahtevajo nekaj kompromisov, saj opravljajo kodo in shranjevanje podatkov z nizko zmogljivostjo v primerjavi z alternativnimi spomini.
Te tehnologije se osredotočajo na nižje stroške, ki zahtevajo kompromis za enostavnost uporabe in / ali zmogljivosti.
Tehnologije, ki temeljijo na RAM-u, služijo kot pomnilnik podatkov in tudi kot delovni prostor za izvedbo kode pri izvrševanju iz bliskavice se izkaže prepočasi. RAM zagotavlja mešanico funkcionalnosti kode in podatkov, vendar njegova nestanovitna narava omejuje njegovo uporabo za začasno skladiščenje.
Prenosne aplikacije zahtevajo optimizirano delovanje v čim manj komponenth.
Z uporabo več vrst pomnilnika lahko povzroči neučinkovitost, zaplete zasnovo kode in običajno porabi več energije.
Učinkovitost in zanesljivost F-RAM omogoča, da se enotno tehnologijo pomnilnika upravlja tako kodo in podatke.
Ima vzdržljivost, da podpira beleženje podatkov visoke frekvence, medtem ko z zniževanjem stroškov sistema, povečanje učinkovitosti sistema in zmanjšanje kompleksnosti sistema.
