Unterschiede der Raspberry Pi-Modelle bei der GPU-Berechnung?

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Ich kenne die Veröffentlichung Biosignal PI, ein erschwingliches Open-Source- EKG- und Atmungsmesssystem, das Raspberry Pi A + / B + als von ADums isolierte Komponente verwendet, da RP selbst kein Medizinprodukt ist. Das endgültige System wurde für einige medizinische Tests in Schweden zugelassen, bei denen die Vorschriften sehr streng sind. Der spezifische Gesundheitsstatus des Systems ist TODO. Ich möchte das Projekt erweitern, indem ich eine FFT-Berechnung in der Raspberry-eigenen GPU BCM2835 durchführe, wie im Blog-Beitrag Beschleunigen von Fourier-Transformationen unter Verwendung der GPU zum Studium autonomer Funktionsstörungen beschrieben. Ich bin mir jedoch nicht sicher, ob das Modell Pi 1 A + ausreicht. Himbeer-Homepage ist über

Wir empfehlen das Raspberry Pi 2 Modell B für den Einsatz in Schulen: Es bietet mehr Flexibilität für Lernende als das schlankere (Pi 1) Modell A +, das für eingebettete Projekte und Projekte mit sehr geringem Stromverbrauch nützlicher ist.

In EKG-Systemen gibt es strenge Isolationsrichtlinien, weshalb ich denke, dass das Raspberry 2 B-Modell möglicherweise nicht geeignet ist. Ich interessiere mich besonders für die Energieverwaltung der verschiedenen Modelle in der GPU-Berechnung.

Grundlegende Sicherheitsmerkmale

  • Die Ausschaltleistung beträgt 20-30 mA (0,1 W) ( hier ), aber 1,0 W ( hier ), wenn USB-Maus und -Tastatur angeschlossen sind, bis Sie die Stromversorgung physisch trennen.
  • Maximale Ausschaltleistung in allen Geräten? Der 10-fache Unterschied zwischen Nicht-Geräten und Geräten ist ziemlich hoch.
  • Niedrigste Leerlaufleistung in A +, B + und Null.
  • GPU-Power Stabilität in allen Modellen? Tests durch Aufnehmen von Videos und Rendern von Videos ( hier ), bei denen die Videoaufzeichnung durch Berechnen der FFT in der GPU erfolgt.
  • Der GPU-Stromverbrauch unterscheidet sich zwischen RBi B + und anderen Modellen aufgrund der unterschiedlichen Stromkreise ( hier ).
  • Isolation auf mindestens zwei Ebenen. 1. Stufe ADAS1000, Kriechluftfreiheit und SP720. 2. Stufe [Konjunktur] negative Rückkopplung auf die Änderung der viskoelastischen Charakteristik.
  • Die Verlustleistung des ADAS1000 beträgt 41 mW ( hier ) und schwankt in Abhängigkeit von der CPU-Auslastung (0,1.0). Wie schwankt es über N Uhren? Unbekannt. Der Leistungsmessfehler ist normalverteilt.

Kein RP ist ein Medizinprodukt. RP muss vom EKG-Frontend (usw. Leistung und SPI-Mitteilungen) isoliert werden, was von ADums im Biosignal Pi-Design (Farhad) durchgeführt wird.

Isolationsstrategien des EKG-Frontends von RP

  1. Angenommen, Pi B + könnte sich wie jede andere Komponente verhalten. (in der Publikation verwendet)
  2. Das Umschalten auf Pi 2 B sollte die Situation nicht ändern, aber die maximale Leistung der Schaltung ist unbekannt und hängt wahrscheinlich von ADAS1000 ab.
  3. Wenn der ADAS1000 beweist, dass der Pi ausreichend isoliert ist, muss die Annahme gelten, dass sich Pi wie jede andere Komponente verhält.
  4. Wenn der RPi plötzlich beschließt, als 0-Ohm-Widerstand zwischen der Stromversorgung und dem Patienten zu fungieren, sollte ADAS1000BSTZ die Isolation sicherstellen. (1-3) aber die obere Grenze der Leistung ist TODO in der Schaltung.
  5. Wenn RPi Feuer fängt, Isolierung des Systems, Kriechluftfreiheit und SP720.
  6. Eine zusätzliche Leistungsaufnahme von 0,5 W ist sicher, sodass RPi Null und A + akzeptiert werden. Wie ausreichend ist eine Leistung von 0,75 W? Einschränkungen von RPi B + im Leistungssinn?
  7. Der ADuM4400 hält 60 Sekunden lang 5000 Volt sicher stand. Das Netzteil wird nicht angezeigt, aber es ist vernünftig anzunehmen, dass es sich um einen billigen 220-V-Transformator handelt. Kein Risiko bei einer Spitze von 380 V (<< 5000), die innerhalb der Sicherheitsgrenzen liegt. ( Joan )
  8. Bewahren Sie RPi in einem nicht brennbaren Gehäuse auf, um Verbrennungen zu vermeiden. TODO Ich habe den Produzenten eine E-Mail über Raspberry Pi Case geschickt . ( Joan )
  9. [Konjunktur zur doppelten Überprüfung der Isolierung]. Die viskoelastische Materialeigenschaft kann verwendet werden, um kontinuierlich zu schätzen, ohne das System zur Laufzeit zu verändern, wenn sich der Widerstand des Systems durch eine FFT des Systems ändert. Wenn der Widerstand Null ist, ändert sich das Schema wahrscheinlich vom Kelvin-Voigt-Modell zum Maxwell-Modell. ( hier ) Dieser Mechanismus kann als negative Rückkopplung an das System angeschlossen werden, sodass er die Stromversorgung automatisch abschaltet, wenn das Ereignis eintritt. Ich denke, der Mechanismus der ersten Ebene von ADAS1000 kann bei hohen Leistungen problematisch sein, da die Komponenten in solchen Fällen brechen können.

Schema in der Publikation

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Dabei handelt es sich bei der Änderung um eine zusätzliche Benutzeroberfläche für die Echtzeitvisualisierung per FFT und Multithreading. Dieser Zusatz stellt die Isolierung des EKG-Frontends vom RP aufgrund von ADums im Biosignal Pi-Design sicher.

Stromverbrauch der Raspberry Pi-Modelle an einem Tag

Der Faden Wie viel Energie verbraucht der Himbeer-Pi an einem Tag? geht es um den Stromverbrauch an einem Tag

B  with keyboard                              = 1.89 W -> daily 45   Wh
B+ with keyboard                              = 1.21 W -> daily 29   Wh  
B+ with LAN/USB chip off (no i/o except GPIO) = 0.76 W -> daily 18.2 Wh  
B+ shut down                                  = 0.26 W -> daily 6.2  Wh  
A  idle                                       = 0.7  W -> daily 17   Wh 
A+ idle                                       = 0.52 W -> daily 12.5 Wh 
Pi2 B at idle                                 = 1.15 W -> daily 28   Wh
Pi Zero at idle                               = 0.51 W -> daily 12.2 Wh

wobei A +, B + und Null viele Vorteile in der Leistungsschaltung bieten. Die Werte sind alle ca. 10% höher als im Post- Stromverbrauch . Rückruf B + ist das ausgewählte Gerät in der Anwendung, aber die Veröffentlichung ist älter als Pi 2 B. Ich habe bereits den Autor der Veröffentlichung gefragt, wie er die Einstellungen der Elektronik verbessern würde, wenn Pi 2 B verwendet wird.

Die Publikation basiert auf Pi B +. Der Thread Wie viel weniger Strom verbraucht der Raspberry Pi B + als das alte Modell B? handelt von

[D] Der neue Raspberry Pi B + verbraucht 1,21 Watt mit nur einem Tastaturdongle gegenüber 1,89 Watt für das alte Modell B. [I] t's 36% weniger Stromverbrauch. Dies ist ideal, wenn Sie mit Batterien arbeiten oder ein kaum geeignetes Solarpanel haben.

Die Tabelle hat ähnliche experimentelle Ergebnisse. Mehr über die Stabilität des Power Managements wird gewünscht.

Stromverbrauch an einem Tag bei allen Modellen unter GPU-Last von gem. FFT

Der Stromverbrauch der GPU unterscheidet sich zwischen B + und anderen Modellen aufgrund der unterschiedlichen Stromkreise ( hier ). Die beschleunigte FFT setzt den Chip einer starken Last aus, sodass das Verhalten von der Leistungsschaltung abhängt.

Auswahl = Raspberry Pi 2 B + SnickerDoodle + piSmasher SBC

Der Stromkreis von RPi 2 B unterscheidet sich nicht zu stark von RP 1 B +. Da es sich bei beiden Geräten jedoch nicht um medizinische Geräte handelt, muss das EKG-Frontend von der RP (usw. Leistung und SPI-Kommunikation) isoliert werden, die von ADums im Biosignal Pi-Design durchgeführt wird. (Farhad)

Ich habe mein System profiliert und festgestellt, dass ich in meiner Prototyping-Phase und vielen GPIOs dringend FPGA benötige. Ich habe angefangen, das SnickerDoodle-Projekt hier und piSmasher RBC zu unterstützen, damit ich den vorhandenen RB-Entwurf in das SnickerDoodle integrieren kann. Das SnickerDoodle wird nur als Rechengerät funktionieren und RP2B unterstützen, das vollständig vom EKG-Frontend isoliert ist. Ich werde Sie wissen lassen, wenn ich die Einschränkungen des Projekts besser verstehe, nachdem ich die Chips für die Entwicklung erhalten habe.

Wie unterscheiden sich die Raspberry-Modelle bei der GPU-Berechnung im Stromverbrauch?

power-management gpu Léo Léopold Hertz 준영
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Gute Frage übrigens, gut geformt
webo80
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"Stromstabilität" ist in erster Linie das Anliegen Ihres Netzteils , nicht des Stromverbrauchers! Sie haben jedoch absolut Recht, sich über strenge Isolationsrichtlinien Gedanken zu machen. Die erste Veröffentlichung, die Sie zitieren, spricht vernünftigerweise über die notwendigen Vorsichtsmaßnahmen zwischen dem Patienten und dem RPi . Gehen Sie nicht davon aus, dass der Pi für medizinische Zwecke sicher ist. Sie werden haftbar sein!
MSalters
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@Masi: Ich bin etwas besorgt über diese Aussage. Ich habe das Gefühl, dass Sie die Bedeutung von "Sicherheit" nicht verstehen, während Sie in einem medizinischen Umfeld arbeiten, in dem Fehler tödlich sein können. Ich war sehr ernst, als ich sagte, dass Sie haftbar gemacht werden , und dazu gehört auch die Haftung für den ungerechtfertigten Tod . Ihre Wahl für das RPi-Modell sollte für Ihre Sicherheitsanalyse keine Rolle spielen, da Sie nachweisen müssen, dass Ihr Gerät unabhängig von einem Fehlermodus des RPi sicher ist.
MSalters
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Lassen Sie mich ein konkretes Beispiel geben: Sie müssen beweisen, dass Ihr Patient sicher ist, auch wenn das RPi plötzlich beschließt, als 0-Ohm-Widerstand zwischen der Stromversorgung und dem Patienten zu fungieren, oder wenn es Feuer fängt. Wenn Sie dieses Maß an Sicherheit geben können, ist es ziemlich klar, dass eine zusätzliche Leistungsaufnahme von 0,5 W ebenfalls sicher ist.
MSalters
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@Masi: Ich arbeite für ein Unternehmen, das echte medizinische Geräte herstellt, obwohl diese nicht direkt (elektrisch) mit einem Patienten verbunden sind. Trotzdem produzieren wir die HW unter weitaus strengeren QS-Verfahren als die RPi-Leute. Wir müssen beweisen, dass der Patient nicht geschädigt werden kann, auch wenn jedes System außerhalb unserer QS-Kontrolle ausfällt. Da sich die RPi-Produktion außerhalb Ihrer QS-Kontrolle befindet, müssen Sie davon ausgehen, dass sie völlig unsicher ist und auf die tödlichste Art und Weise versagt. IOW muss die gesamte Sicherheit durch die Schnittstelle zwischen Patient und RPi gewährleistet werden. Sie sprechen jedoch immer noch von "Rpi muss stabil sein". Sie können nicht annehmen, dass
MSalters

Antworten:

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Ich glaube, die GPU ist in allen Pis identisch und macht 95% des Siliziums aus. Die restlichen 5% werden von den relativ mickrigen ARM-Kernen verwendet.

Siehe https://www.raspberrypi.org/documentation/hardware/raspberrypi/bcm2835/README.md

joan
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Wahrscheinlich der Pi Zero. Google für Raspberry Pi Stromverbrauch.
Joan
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@Masi: Unter der Annahme, dass das ursprüngliche Design trotz Verwendung eines Pi B + sicher war , können wir mit Sicherheit feststellen, dass es immer noch sicher ist. Denken Sie daran, dass wir beim Nachweis, dass der Pi vom ADOS1000 ausreichend isoliert war, davon ausgehen mussten, dass sich der Pi B + wie jede andere Komponente verhalten kann . Das schließt ein, dass der Pi B + als gebrochener Pi 2 B fungiert.
MSalters
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@Masi: Falls Sie es nicht bemerkt haben, bezieht sich der "0 Ohm Widerstand" auf einen Kurzschluss, bei dem das fehlerhafte RPi plötzlich viel mehr Strom zieht, sehr heiß wird und Feuer fangen kann. Wenn Sie der Meinung sind, dass es so etwas wie die "maximale Schaltungsleistung, bei der der ADOS1000 nicht ausreicht", fehlen Ihnen die grundlegenden elektrotechnischen Fähigkeiten, um medizinische Geräte zu entwickeln. . Bitte wählen Sie zur Sicherheit der Patienten ein anderes Projekt aus, um Elektrotechnik zu lernen.
MSalters
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@Masi: Natürlich kann sich das ändern. Tatsächlich ändert es sich ständig, wenn die CPU von 0% ausgelastet auf 100% ausgelastet ist.
MSalters
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@Masi: Ähm, Normalverteilungen sind mit Wahrscheinlichkeiten verbunden. Der Stromverbrauch als Funktion der CPU-Auslastung ist KEINE Wahrscheinlichkeit, und es ist unsinnig, ihn als solchen zu behandeln. Strommessfehler wird mit ziemlicher Sicherheit normal verteilt, aber, und wie groß diese Fehler hängt von Ihrem Messaufbau ist.
MSalters