赋能高效穿戴设备：面向生物医学应用的低功耗微控制器分析
信号处理
2024-11-15 v1
摘要
超低功耗芯片技术的突破正在改变生物医学穿戴设备，使得设备仅以微瓦功耗运行即可实现对患者的实时监测成为可能。尽管许多研究已考察商用微控制器的功耗性能，但仍不清楚哪些在多样化的应用场景中表现最佳，以及哪些硬件特性对于在变化的计算负载下最小化能耗最为关键。识别典型穿戴应用的这些特性并理解其对性能和能效的影响，对于优化部署策略和指导未来硬件设计至关重要。在本工作中，我们利用具有代表性的端到端最先进穿戴应用，从处理能力和能效方面对最先进 (SoA) 微控制器单元 (MCU) 进行了深入研究。我们系统地在三个主要应用阶段（空闲、数据采集和处理）对每个平台进行基准测试，从而能够全面评估平台在不同患者监测应用场景下的处理能力和整体能效。我们对不同平台性能和能耗差异的详细分析揭示了当前低功耗硬件设计的关键优势和局限，并指出了最先进 MCU 的强项与弱项。我们总结出面向穿戴应用设计师和硬件工程师的可行见解，旨在指导未来硬件设计改进，并支持为能量受限的生物医学应用选择最优平台。
引用
@article{arxiv.2411.09534,
title = {Enabling Efficient Wearables: An Analysis of Low-Power Microcontrollers for Biomedical Applications},
author = {Dimitrios Samakovlis and Stefano Albini and Rubén Rodríguez Álvarez and Denisa-Andreea Constantinescu and Pasquale Davide Schiavone and Miguel Peón-Quirós and David Atienza},
journal= {arXiv preprint arXiv:2411.09534},
year = {2024}
}
备注
21 pages, 6 Figures, 6 Tables, Submitted to ACM TECS journal