医疗刺激装置如何通过外部存储器来实现高性能

随着技术的不断进步，消费类、便携式医疗设备的功能越来越强大，越来越完善，极大地提高了准确性、可靠性、连接性和易用性，同时保证了用户健康信息的安全性，价格也合理。这些全新的高级功能需要更强的处理能力、安全性和连接性。日益增长的复杂性也要求固件/软件代码扩展，反过来不仅增加了代码，而且还提升了数据存储系统的存储器需求。这些增强功能，增加了系统的功耗预算，矛盾的是，紧凑外型的便携式医疗设备要求超长电池寿命，需要降低功耗。

系统架构师面临的首要挑战是，确定合适的片上系统（SoC）或MCU作为系统的核心。它必须能够提供所需的性能，还要降低整个系统的功耗预算。此外外部存储器、传感器和遥测接口等外设也要考虑进来，因为外设性能不佳，可能对系统总体性能产生负面影响，抵消高性能内核的价值和优势。外设的性能必须与SoC/MCU的性能相当，还必须能够实现紧凑的外型和高效的能量供应。

SoC/MCU通常集成两种类型的存储器：闪存和SRAM。闪存是一种写入相对缓慢的非易失性存储器，支持有限的写入周期数。它用于保存固定或缓慢变化的数据，如应用代码、系统信息和/或后处理的用户数据日志。相比之下，SRAM是一种快速访问的易失性存储器，提供无限的写入周期耐久度。它用于存储运行时系统数据。

随着系统复杂性不断增加，包括多个数学函数和算法的复杂代码也随之增加，片上存储器内存容量可能不足。因此，便携式医疗系统通常需要额外的存储空间，以便设计人员使用外部存储器来增加内部存储器的空间。图1所示的原理图显示了医疗刺激装置如何使用外部存储器来支持高级功能。

图1：使用外部存储器来支持高级功能的医疗刺激装置原理图

低功耗外部存储器可用于RAM扩展，通常是具有极低工作电流和待机电流的SRAM。非易失性存储器的主要选项包括串行闪存、EEPROM、MRAM和FRAM。串行闪存具有低成本和高密度的特点，因而广泛应用于非易失性程序和数据的存储扩展。

然而闪存的能耗较高，极大地降低了电池供电设备的工作寿命。为了节约能源，一些应用将部分闪存替换成EEPROM。然而这种方法仍然对电池不利，尤其是在涉及对EEPROM的大量写入操作时。此外这种方法还使应用代码设计复杂化。MRAM具有无限写入耐久度，是非易失性存储器的另一种替代方案。然而MRAM的工作电流和待机电流非常高，并且易受磁场的影响，会损坏存储数据，因此MRAM不能用于电池供电的医疗设备。

fqj