1-сүрөт: Өркүндөтүлгөн иштөөнү колдоо үчүн тышкы эс тутумду колдонгон медициналык стимулдаштыруучу шаймандын блок-схемасы
Системанын архитекторлорунун биринчи көйгөйү - чиптеги (SoC) же микроконтроллердеги тутумдун жүрөгү катары кызмат кыла турган туура системаны аныктоо. Ал бир эле учурда жалпы тутумдун күч бюджетин кыскартуу менен, ал эми каалаган аткарууну камсыз кылуу мүмкүнчүлүгүнө ээ болушу керек.
Сырткы эскерүүлөр, сенсорлор жана телеметрия интерфейстери сыяктуу перифериялык түзүлүштөр SoC / микроконтроллердин көрсөткүчтөрү менен салыштырылышы керек, ошол эле учурда чакан форма факторун жана кубаттуу электр кубатын керектөөнү колдойт.
Эстутум тандоосу
Тандалган шайман жалпысынан эки түрдөгү эс тутумду бириктирип турат, жарк жана SRAM.
Flash - бул салыштырмалуу жай жазылуучу, туруктуу эстутум, чектелген сандагы жазуу циклдарын колдойт. Бул колдонмонун коду, тутум маалыматы жана / же кийинки иштетилген колдонуучунун маалымат журналдары сыяктуу туруктуу же жай өзгөрүлүүчү маалыматтарды кармоо үчүн колдонулат.
SRAM - бул жазуу циклинин чексиз чыдамдуулугун камсыз кылган тез жеткиликтүү, туруктуу эстутум. Бул убактылуу иштөө тутумунун маалыматтарын сактоо үчүн колдонулат.
Системанын татаалдыгы жогорулаган сайын, бир нече математикалык функциялар жана алгоритмдер үчүн коддун татаалдыгы жогорулайт. Чиптеги ички эс тутум жетишсиз болушу мүмкүн. Көчмө медициналык системалар кошумча сактагычка муктаж болушат, бул дизайнерлерден ички эс тутумду тышкы эс тутум менен көбөйтүүнү талап кылат (1-сүрөт).
Төмөнкү кубаттуу тышкы эс тутумду RAM кеңейтүү үчүн колдонсо болот, адатта SRAM өтө аз активдүү жана күтүү ток менен. Унутулгус сактагычтын параметрлерине флэш, EEPROM, MRAM жана F-RAM кирет.
Сериялык флэш-эстутум арзан жана тыгыздыгы жогору болгондуктан, туруктуу программада жана маалымат сактоону кеңейтүүдө колдонулат. Бирок, ал батареяга негизделген шаймандардын иштөө мөөнөтүн кыскартуучу салыштырмалуу жогорку энергия чыгымына ээ.
Айрым тиркемелер эс тутумдун бир бөлүгүн EEPROM менен алмаштырат, бирок бул дагы деле батарейкага төп келе бербейт, айрыкча операциялар EEPROMго көп жазууларды камтыган учурда. Ошондой эле, колдонмонун кодун иштеп чыгууну татаалдаштырат.
Magneto-resistive RAM (MRAM) чексиз жазуу туруктуулугуна ээ. Бирок анын кемчилиги - ал өтө жогорку активдүү жана күтүүчү агымдарды колдонуп, сакталган маалыматтарды бузуп жибериши мүмкүн болгон магнит талааларына сезгич. Бул мүнөздөмөлөр аны батарея менен иштеген медициналык шаймандарга ылайыксыз кылат.
Ferroelectric RAM (F-RAM), портативдик медициналык шаймандарда бир нече маанилүү артыкчылыктарга ээ жана жазуу циклинин чыдамдуулугу жогору.
Медициналык кыйынчылыктар
2-сүрөт: Туруктуу эс тутум технологиялары үчүн 4Мб жазууга энергияны керектөө (µJ)
EEPROM жана жаркыраган жазуунун чектелген туруктуулугу медициналык шаймандар үчүн ар дайым жаңыланып турган маалымат журналдарын сактоого туура келүүчү көйгөйлөрдү жаратат. Flash 1E + 5 тартиби боюнча чыдамдуулукту сунуш кылат жана EEPROM - 1E + 6. F-RAM жазуу циклинин туруктуулугу 1E + 14 (же 100 триллион). Бул шаймандардын деңгээлин теңдөөчү татаал алгоритмдерди колдонбостон жана кошумча кубаттуулукту камсыз кылбастан, көбүрөөк маалыматтарды каттоо мүмкүнчүлүгүн берет (3-сүрөт).
Экинчи артыкчылыгы - F ‑ RAMтин ички архитектурасы кубаттуулуктагы жарк же EEPROM сактоочу түзмөктөргө караганда активдүүлүктүн энергиясын төмөндөтөт (2-сүрөт).
Мисалы, Cypress компаниясынан чыккан Excelon F ‑ RAMлары күтүү режимин колдоп, кубаттуулугун төмөндөтүп, бош режимди күтүп отурушат. Буларды тиркемеде жүзөгө ашыруу электр кубатын керектөөнү төмөнкү активдүү режим менен айкалыштырганда болжол менен эки буйрукка кыскартат.
3-сүрөт: туруктуу эс тутум технологиялары үчүн туруктуу циклди салыштыруу
EEPROM жана жарк үчүн кошумча баракча-программа / баракча жазуу циклинин убактысы талап кылынат, ошондуктан жазуу иштери үчүн тутумдун активдүү убактысы көбөйөт. F ‑ RAM тезинен өзгөрүлбөйт, батарейка менен иштеген тутумдар электр кубатын толугу менен өчүрүп же тез убакытты жана активдүү токту кыскартуу үчүн системаны тез кубатсыз режимге таштайт.
Бул, ошондой эле, электр кубаты үзүлүп калганда, маалыматтар тобокелге салынган убакытты так талап кылган колдонмолордо ишенимдүүлүктү жогорулатат. F ‑ RAM клеткалары нурлануунун ар кандай түрлөрүнө, анын ичинде рентген жана гамма нурлануусуна өтө чыдамдуу жана магнит талааларынан корголгон, жазылып алынган маалыматтарды коргойт.
Айрым F ‑ RAM шаймандары, мисалы Excelon LP, микросхемалардын каталарын оңдоо кодун (ECC) камсыз кылат, ал ар бир 64 биттик маалымат сөзүндө бир биттик каталарды аныктап, оңдой алат, бул тутумдун маалымат журналдарынын сакталышынын ишенимдүүлүгүн жогорулатат. F ‑ RAM ошондой эле батарейканын ашыкча түгөнүшүн алдын алуу үчүн башкарылуучу чыңалуу тогун (б.а. 1,5 мА дан төмөн) башкарат.
F ‑ RAM оперативдүү колдонулган таңгакка салынышы мүмкүн. Мисалы, Excelon LP 8Mbit чейин сунуш кылат жана 50MHz SPI I / O жана 108MHz QSPI (Quad ‑ SPI) I / O чейин өндүрүмдүүлүгү бар сегиз пиндиктүү SOIC жана миниатюралык сегиз пиндиктүү GQFN топтомдорунда бар.
F ‑ RAMтин чексиз чыдамдуулугу, тез өзгөрүлбөгөндүгү жана кубаттуулуктун аздыгы тутумдун дизайнерлерине RAM‑ жана ROM негизделген маалыматтарды жана функцияларды бир эс тутумдун ичинде айкалыштырууга мүмкүндүк берет.
ROM негизиндеги технологиялар, анын ичинде маска, ROM, OTP ‑ EPROM жана NOR ‑ жаркыроосу туруктуу эмес жана коддорду сактоочу тиркемелерге багытталган.
NAND-flash жана EEPROM берилмелердин туруктуу эс тутуму катары кызмат кыла алат. Булардын бардыгы бир аз компромисс талап кылат, анткени алар альтернативдик эс тутумдарга салыштырмалуу кодду да, маалыматты сактоону да төмөн натыйжалуулук менен аткарышат.
Бул технологиялар арзан баага багытталган, бул колдонуунун жана / же иштөөнүн оңойлугун камсыз кылууну талап кылат.
ОЗУга негизделген технологиялар маалымат эс тутуму жана флэштен аткарылганда кодду аткаруу үчүн жумушчу мейкиндик катары кызмат кылат. RAM оперативдүү коду менен берилиштердин иштешин камсыз кылат, бирок анын туруксуз мүнөзү анын колдонулушун убактылуу сактоо менен чектейт.
Портативдик колдонмолор мүмкүн болушунча аз компоненттерде оптималдаштырылган иштөөнү талап кылат.
Эстутумдун бир нече түрүн колдонуу натыйжасыздыкка алып келиши мүмкүн, код дизайнын татаалдаштырат жана адатта көбүрөөк энергияны сарптайт.
F ‑ RAM оперативдүүлүгү жана ишенимдүүлүгү бир эле эс тутумунун технологиясын кодду жана маалыматты иштетүүгө мүмкүндүк берет.
Системанын баасын төмөндөтүп, тутумдун эффективдүүлүгүн жогорулатып, тутумдун татаалдыгын төмөндөтүп, жогорку жыштыктагы маалыматтарды каттоону колдой турган чыдамдуулукка ээ.
