Raspberry Pi模型在GPU计算中的差异?


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我知道出版物Biosignal PI是一种经济实惠的开源ECG和呼吸测量系统,它使用Raspberry Pi A + / B +作为ADums隔离的成分,因为RP本身并不是医疗设备。最终系统已被接受用于瑞典一些法规非常严格的医学测试中。系统与健康相关的特定状态为TODO。我想通过在Raspberry自己的GPU BCM2835中进行FFT计算来扩展项目,如博客文章“使用GPU加速傅立叶变换研究自主神经功能障碍”中所述。但是,我不确定型号Pi 1 A +是否足够。Raspberry主页是关于

我们建议将Raspberry Pi 2 Model B用于学校:它比学习型(Pi 1)Model A +为学习者提供更大的灵活性,后者对于嵌入式项目和需要非常低功耗的项目更加有用。

ECG系统中有严格的隔离策略,这就是为什么我认为Raspberry 2 B模型可能不合适。我对GPU计算中不同模型的电源管理特别感兴趣。

基本安全特性

  • 连接USB鼠标和键盘后,关闭电源的电源为20-30 mA(0.1W)(此处),但为1.0W(此处),直到您物理断开电源为止。
  • 所有设备的最大关闭电源?无设备和设备之间的差异是10倍。
  • A +,B +和零的最低空闲功率。
  • 所有型号的GPU-Power稳定性如何?通过拍摄视频渲染视频此处)进行测试,其中视频记录是通过在GPU中计算FFT完成的。
  • 由于不同的电源电路(此处),RBi B +和其他型号的GPU功耗不同。
  • 至少两级隔离。第一级ADAS1000,爬电间隙和SP720。第2级[结合]对粘弹性特性变化的负反馈。
  • ADAS1000的功耗为41 mW(此处),随CPU使用率(0,1.0)的变化而变化。它在N个时钟上如何波动?未知。功率测量误差为正态分布。

没有RP是医疗设备。RP必须与ECG前端(例如电源和SPI通信)隔离,这是由Biosignal Pi设计(Farhad)中的ADums完成的。

RP中ECG前端的隔离策略

  1. 假设Pi B +可以像其他任何组件一样工作。(用于出版物中)
  2. 切换至Pi 2 B不应改变这种情况,但电路的最大功率未知且可能取决于ADAS1000。
  3. 当证明Pi被ADAS1000充分隔离时,Pi的行为必须与其他任何组件一样。
  4. 如果RPi突然决定充当电源和患者之间的0欧姆电阻,则ADAS1000BSTZ应该确保隔离。(1-3),但电路中的功率上限为TODO。
  5. 如果RPi起火,请隔离系统,爬电间隙和SP720。
  6. 0.5W的额外功耗是安全的,因此RPi为零且A +被接受。0.75W功率有多大?RPi B +在功耗方面的局限性?
  7. ADuM4400安全承受5000 V电压达60秒。没有显示电源,但可以假设它是便宜的220V变压器,这是合理的。当380 V峰值(<< 5000)处于安全范围内时,没有风险。(
  8. 将RPi放在不易燃的外壳中,以防烫伤。TODO我向生产者发送了有关Raspberry Pi Case的电子邮件。(
  9. [隔离的双重验证的前提]。如果系统的电阻因系统的某些FFT而改变,则粘弹性材料特性可用于连续估算,而无需在运行时更改系统。如果电阻为零,则该方案可能会从Kelvin-Voigt模型更改为Maxwell模型。(在此)此机制可以作为负反馈连接到系统,以便在事件发生时自动关闭电源。我认为ADAS1000的第一级机制在使用大功率电源时可能会出现问题,因为在这种情况下组件可能会损坏。

出版物中的架构

在此处输入图片说明

其中的变化是增加了GUI,以便通过FFT和多线程进行实时可视化。由于Biosignal Pi设计中的ADum,此附加功能可确保将ECG前端与RP隔离。

Raspberry Pi型号一天的用电量

线程覆盆子pi一天消耗多少能量?关于一天的用电量

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

其中A +,B +和零在电源电路中提供了很多好处。这些值都比开机后的功耗大约10%。回想一下B +是应用程序中选择的设备,但是出版物的版本早于Pi 2B。我已经问过出版物的作者,如果使用Pi 2 B,他将如何改善电子设备的设置。

该出版物基于Pi B +。线程Raspberry Pi B +比旧型号B消耗多少功率?关于

新的Raspberry Pi B +仅使用键盘加密狗就可使用1.21瓦的电源,而旧型号B仅使用1.89瓦的电源。耗电量减少了36%。如果您使用电池供电,或者太阳能电池板勉强够用,那就太好了。

该表具有相似的实验结果。需要更多有关电源管理稳定性的信息。

根据授权,所有型号在GPU负载下一天的功耗。快速傅立叶变换

B +和其他型号之间的GPU功耗有所不同,因为电源电路不同(此处)。加速的FFT将芯片置于重负载下,因此其行为取决于电源电路。

选择= Raspberry Pi 2 B + SnickerDoodle + piSmasher SBC

RPi 2 B的电源电路与RP 1 B +的差别不大。不过,两者都不是医疗设备,因此必须将ECG前端与RP(例如电源和SPI通讯)隔离,这是由Biosignal Pi设计中的ADums完成的。(法哈德)

我分析了系统,发现在原型设计阶段和许多GPIO中都非常需要FPGA。我从这里开始支持SnickerDoodle项目和piSmasher RBC,以便可以将现有的RB蓝图集成到SnickerDoodle中。SnickerDoodle只是用作计算设备,支持与ECG前端完全隔离的RP2B。在获得开发所需的芯片后,当我更好地了解项目的局限性时,我会通知您。


Raspberry模型在功耗方面与GPU计算有何不同?



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“电源稳定”主要是你的权力的关注供给,而不是电力消费!也就是说,您绝对有必要担心严格的隔离策略。您引用的第一本出版物非常明智地谈到了患者与RPi之间的必要预防措施。不要以为Pi可以安全用于医疗用途。您承担责任!
MSalters

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@Masi:我对该声明有些担心。当您在可能导致致命错误的医疗环境中工作时,我感到您不理解“安全”的含义。当我说您将承担责任时,我非常认真,其中包括对不法死亡的责任。选择RPi模型与安全分析无关,因为无论RPi 的任何故障模式如何,您都必须证明自己的设备是安全的。
MSalters

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让我举一个具体的例子:即使RPi突然决定充当电源和患者之间的0欧姆电阻,或者着火了,您也必须证明您的患者是安全的。如果您可以提供这样的保证,那么显然0.5W的额外功耗也是安全的。
MSalters

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@Masi:我在一家制造真正医疗设备的公司工作,尽管没有直接(电)连接到患者。即便如此,我们仍然按照比RPi更为严格的质量检查程序来生产硬件。我们必须证明即使QA控制范围之外的每个系统都无法正常运转,患者也不会受到伤害。由于RPi生产不在您的QA控制范围之内,因此您必须假定它完全不安全,并且可能以最致命的方式失败。IOW,所有安全性必须由患者与RPi之间的接口提供。但是您仍然在谈论“ Rpi必须稳定”。您可能不会认为
MSalters

Answers:


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我相信GPU在所有Pis中都是相同的,并且构成了95%的硅。剩余的5%由相对较弱的ARM内核使用。

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


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可能是Pi Zero。Google for Raspberry Pi的电源使用情况。
2016年

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@Masi:假设尽管使用Pi B +,原始设计是安全的,我们可以肯定地说它仍然是安全的。请记住,当证明Pi已被ADOS1000充分隔离时,我们必须假定Pi B +的行为可能与任何其他组件相同。碰巧包括将Pi B +充当破碎裨2 B.
MSalters

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@Masi:如果您没有意识到这一点,则“ 0欧姆电阻器”是指电气短路,其中发生故障的RPi会突然消耗更多功率,变得非常热,并可能着火。如果您认为存在“ ADOS1000 不足时的最大电路功率”之类的问题,则说明您缺乏设计医疗设备所需的电气工程技能。。为了患者的安全,请选择另一个项目来学习电气工程。
MSalters

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@Masi:当然可以改变。实际上,随着CPU从0%繁忙变为100%繁忙,它一直在变化。
MSalters

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@Masi:嗯,正态分布与概率有关。功耗不随CPU使用而变化,因此将其视为无意义。但是,功率测量误差几乎可以肯定是正态分布的,并且该误差的大小取决于您的测量设置。
MSalters
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