《電子技術(shù)應(yīng)用》
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FRAM存儲器應(yīng)用在便攜式醫(yī)療刺激系統(tǒng)

2021-05-11
來源:互聯(lián)網(wǎng)

  隨著系統(tǒng)復(fù)雜性不斷增加,包括多個數(shù)學(xué)函數(shù)和算法的復(fù)雜代碼也隨之增加,片上存儲器內(nèi)存容量可能不足。因此便攜式醫(yī)療系統(tǒng)通常需要額外的存儲空間,以便設(shè)計人員使用外部存儲器來增加內(nèi)部存儲器的空間。

  以下是一個典型的便攜式醫(yī)療刺激系統(tǒng),其系統(tǒng)考慮因素如下:

  系統(tǒng)每100ms捕獲并記錄128位采樣數(shù)據(jù)

  系統(tǒng)的數(shù)據(jù)捕獲和處理時間為5ms,工作電流為7mA(不包括向存儲器寫入數(shù)據(jù)時的電流消耗),數(shù)據(jù)記錄存儲器在數(shù)據(jù)捕獲和處理期間保持待機或低功耗模式

  當(dāng)捕獲日志被寫入到存儲器時,系統(tǒng)和存儲器都變?yōu)楣ぷ鳡顟B(tài)

  假設(shè)系統(tǒng)待機電流為0.5μA

  當(dāng)單片機內(nèi)核以12兆赫茲的頻率運行時,系統(tǒng)有5%的時間處于工作狀態(tài)

  便攜式系統(tǒng)采用3V、1400mAh的LR03電池

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  表1:比較FRAM和EEPROM的系統(tǒng)影響總結(jié)

  表1顯示了向FRAM和EEPROM寫入數(shù)據(jù)所需的能量。可以看出對于這種應(yīng)用而言,F(xiàn)RAM消耗的功耗顯著降低。極低功耗深度待機模式和休眠模式可進一步改善功耗,從而進一步延長設(shè)備的電池使用壽命。

  FRAM可提供:

  1)近乎無限的耐久度;

  2)即時非易失性;

  3)低功耗。

  使得系統(tǒng)設(shè)計人員可以將基于ram和ROM的數(shù)據(jù)和功能整合在單個存儲器中。應(yīng)用通常會在可執(zhí)行代碼和數(shù)據(jù)任務(wù)之間分配內(nèi)存。

  基于ROM的技術(shù),包括掩模ROM、OTP-EPROM和NOR閃存,是非易失性的,面向代碼存儲應(yīng)用。NAND閃存和EEPROM也可以用作非易失性數(shù)據(jù)存儲器。這些存儲器由于執(zhí)行代碼和數(shù)據(jù)存儲操作時性能不佳,因此都需要一些折中方案。它們側(cè)重于降低成本,所以需要在易用性和/或性能方面進行權(quán)衡。

  基于RAM的技術(shù)(如SRAM)可以用作數(shù)據(jù)存儲器,也可以用作代碼執(zhí)行的工作空間,其速度比較快,不過它的易失性使其僅僅可用于臨時存儲。

  便攜式應(yīng)用空間受限,要求使用盡可能少的組件來優(yōu)化性能。即使在電路板空間充足的應(yīng)用中,使用多種存儲器類型也會導(dǎo)致效率低下,使代碼設(shè)計復(fù)雜化,并且通常會消耗更多能量。

  FRAM的效率與可靠性使之成為能同時處理代碼和數(shù)據(jù)的單一存儲器技術(shù)。作為存儲器技術(shù),F(xiàn)RAM擁有支持高頻率數(shù)據(jù)記錄操作的耐久度,同時還能降低系統(tǒng)成本,提高系統(tǒng)效率,并簡化設(shè)計。


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