Различия моделей Raspberry Pi в вычислениях на GPU?


8

Я знаю публикацию Biosignal PI, доступную систему измерения ЭКГ и дыхания с открытым исходным кодом, в которой Raspberry Pi A + / B + используется в качестве компонента, выделенного ADums, поскольку сам RP не является медицинским устройством. Окончательная система была принята для использования в некоторых медицинских тестах в Швеции, где правила очень строгие. Специфическим статусом системы, связанным со здоровьем, является TODO. Я хотел бы расширить проект, выполнив вычисления FFT в собственном графическом процессоре Raspberry, BCM2835, как описано в сообщении в блоге Ускорение преобразований Фурье Использование графического процессора для изучения вегетативных дисфункций. Однако я не уверен, достаточно ли модели Pi 1 A +. Главная страница малины о

Мы рекомендуем Raspberry Pi 2 Model B для использования в школах: он предлагает большую гибкость для учащихся, чем более компактная (Pi 1) модель A +, которая более полезна для встроенных проектов и проектов, которые требуют очень низкой мощности.

Существуют строгие политики изоляции в системах ЭКГ, поэтому я думаю, что модель Raspberry 2 B может не подходить. Я особенно заинтересован в управлении питанием различных моделей вычислений на GPU.

Основные характеристики безопасности

  • Мощность отключения составляет 20-30 мА (0,1 Вт) ( здесь ), но 1,0 Вт ( здесь ) при подключении USB-мыши и клавиатуры, пока вы физически не отключите питание.
  • Максимальное отключение питания во всех устройствах? 10-кратная разница между не-устройствами и устройствами довольно высока.
  • Самая низкая мощность холостого хода в A +, B + и ноль.
  • Стабильность GPU-Power во всех моделях? Тесты путем съемки видео и рендеринга видео ( здесь ), где запись видео выполняется путем вычисления БПФ в графическом процессоре.
  • Использование мощности графического процессора отличается от RBi B + и других моделей из-за разной схемы питания ( здесь ).
  • Как минимум двухуровневая изоляция. 1-й уровень ADAS1000, воздушный зазор утечки и SP720. 2-й уровень [конъюнктура] отрицательная обратная связь с изменением вязкоупругой характеристики.
  • Рассеиваемая мощность ADAS1000 составляет 41 мВт ( здесь ), которая колеблется в зависимости от загрузки процессора (0,1,0). Как он колеблется в течение N часов? Неизвестный. Ошибка измерения мощности нормально распределена.

Нет RP это медицинское устройство. RP должен быть изолирован от внешнего интерфейса ЭКГ (и т. Д. Питания и SPI), что выполняется ADums в проекте Biosignal Pi (Farhad).

Стратегии изоляции ЭКГ-интерфейса от РП

  1. Предположим, что Pi B + может вести себя как любой другой компонент. (используется в публикации)
  2. Переключение на Pi 2 B не должно изменить ситуацию, но максимальная мощность цепи неизвестна и, вероятно, зависит от ADAS1000.
  3. Когда ADAS1000 доказывает, что Pi достаточно изолирован, предполагается, что Pi ведет себя как любой другой компонент.
  4. Если RPi вдруг решает действовать как резистор 0 Ом между источником питания и пациентом, ADAS1000BSTZ должен обеспечить изоляцию. (1-3), но верхний предел мощности в цепи равен TODO.
  5. Если RPi загорается, изоляция системы, воздушный зазор утечки и SP720.
  6. 0,5 Вт дополнительного энергопотребления безопасны, поэтому RPI ноль и A + принимаются. Насколько достаточна мощность 0,75 Вт? Ограничения RPi B + в смысле силы?
  7. ADuM4400 безопасно выдерживает 5000 вольт в течение 60 секунд. Блок питания не показан, но разумно работать, если предположить, что это дешевый 220В трансформатор. Без риска при пике 380 В (<< 5000), который находится в пределах безопасности. ( Джоан )
  8. Держите RPi в негорючем корпусе, чтобы предотвратить ожоги. TODO Я отправил электронное письмо о Raspberry Pi Case производителям. ( Джоан )
  9. [конъюнктура для двойной проверки изоляции]. Характеристика вязкоупругого материала может использоваться для непрерывной оценки без изменения системы во время выполнения, если сопротивление системы изменяется на некоторое БПФ системы. Если сопротивление равно нулю, схема, вероятно, изменится с модели Кельвина-Фойгта на модель Максвелла. ( здесь ) Этот механизм может быть подключен к системе в виде отрицательной обратной связи, так что он автоматически отключает питание в случае возникновения события. Я думаю, что механизм первого уровня ADAS1000 может быть проблематичным с высокой мощностью, потому что компоненты могут сломаться в таких случаях.

Схема в публикации

введите описание изображения здесь

где изменение является добавлением графического интерфейса для визуализации в реальном времени с помощью FFT и многопоточности. Это дополнение обеспечивает изоляцию передней части ЭКГ от RP из-за ADums в конструкции Biosignal Pi.

Энергопотребление моделей Raspberry Pi за день

Нить Сколько энергии потребляет малина пи в день? о потреблении энергии в день

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

где A +, B + и Zero предлагают много преимуществ в силовой цепи. Все значения примерно на 10% больше, чем в постпотреблении . Напомним, B + является выбранным устройством в приложении, но публикация старше, чем Pi 2 B. Я уже спросил автора публикации, как бы он улучшил настройки электроники, если бы Pi 2 B использовался.

Публикация основана на Pi B +. Нить Сколько меньше энергии делает использование Raspberry Pi B + , чем старая модель B? около

[T] он новый Raspberry Pi B + использует 1,21 Вт с ключом клавиатуры против 1,89 Вт для старой модели B. [I] это на 36% меньше энергопотребление. Это замечательно, если вы работаете на батарейках или у вас едва хватает солнечной батареи.

Таблица имеет аналогичные экспериментальные результаты. Больше о стабильности управления питанием желательно.

Потребляемая мощность за сутки во всех моделях под нагрузкой графического процессора в соотв. FFT

Использование питания графическим процессором отличается для B + и других моделей из-за разной схемы питания ( здесь ). Ускоренное БПФ подвергает чип большой нагрузке, поэтому его поведение зависит от схемы питания.

Выбор = Raspberry Pi 2 B + SnickerDoodle + piSmasher SBC

Цепь питания RPi 2 B не слишком отличается от RP 1 B +. Тем не менее, оба они не являются медицинскими устройствами, поэтому интерфейс ЭКГ должен быть изолирован от RP (и т. Д. Питания и SPI), что делается ADums в конструкции Biosignal Pi. (Фархад)

Я профилировал свою систему и заметил, что мне нужно много FPGA на этапе прототипирования и много GPIO. Я начал поддерживать проект SnickerDoodle здесь и piSmasher RBC, так что я могу интегрировать существующий проект RB в SnickerDoodle. SnickerDoodle просто собирается работать как вычислительное устройство, поддерживающее RP2B, полностью изолированное от внешнего интерфейса ЭКГ. Я дам вам знать, когда лучше пойму ограничения проекта после получения чипов для разработки.


Чем отличаются модели Raspberry в вычислениях на GPU в использовании энергии?


1
Хороший вопрос Кстати, хорошо сформирован
webo80

5
«Стабильность питания» - это прежде всего забота о вашем источнике питания , а не о потребителе энергии! Тем не менее, вы абсолютно правильно беспокоиться о строгой изоляции политики. В первой публикации, которую вы цитируете, достаточно разумно говорится о необходимых мерах предосторожности между пациентом и RPi . Не думайте, что Pi безопасен для медицинского использования. Вы будете нести ответственность!
MSalters

5
@Masi: Я несколько обеспокоен этим утверждением. У меня такое ощущение, что вы не понимаете значение «безопасность», когда вы работаете в медицинской среде, где ошибки могут быть смертельными. Я был очень серьезен, когда сказал, что вы будете нести ответственность , и это включает ответственность за неправомерную смерть . Ваш выбор для модели RPI не имеет значения для вашего анализа безопасности, потому что вы должны доказать свою штуковину безопасно , независимо от любого режима отказа от RPi.
MSalters

4
Позвольте мне привести один конкретный пример: вы должны доказать, что ваш пациент в безопасности, даже если RPi внезапно решит действовать как резистор 0 Ом между источником питания и пациентом или если он загорится. Если вы можете дать такой уровень уверенности, то совершенно очевидно, что потребление дополнительной мощности 0,5 Вт также безопасно.
MSalters

3
@ Маси: Я работаю в компании, которая производит настоящие медицинские приборы, хотя и не напрямую (электрически) не связана с пациентом. Тем не менее, мы производим HW при более строгих процедурах контроля качества, чем люди RPi. Мы должны доказать, что пациенту нельзя причинить вред, даже если каждая система вне нашего контроля качества дает сбой. Поскольку производство RPi находится вне вашего контроля качества, вы должны предположить, что оно абсолютно небезопасно и потерпит неудачу самым смертоносным способом. Таким образом, вся безопасность должна обеспечиваться интерфейсом между пациентом и RPi. Тем не менее, вы все еще говорите о «Rpi должен быть стабильным». Вы не можете предполагать, что
MSalters

Ответы:


9

Я считаю, что GPU одинаков во всех Pis и составляет 95% кремния. Оставшиеся 5% используются относительно маленьким ядром ARM.

См. Https://www.raspberrypi.org/documentation/hardware/raspberrypi/bcm2835/README.md.


1
Вероятно, Пи Ноль. Google для использования энергии Raspberry Pi.
Джоан

3
@Masi: Исходя из того, что оригинальный дизайн был безопасным, несмотря на использование Pi B +, мы можем с уверенностью сказать, что он все еще безопасен. Помните, что когда ADOS1000 доказывал, что Pi достаточно изолирован, мы должны были предположить, что Pi B + может вести себя как любой другой компонент . Это включает в себя Pi B +, действующий как сломанный Pi 2 B.
MSalters

1
@Masi: В случае, если вы этого не поняли, «резистор 0 Ом» относится к короткому замыканию, при котором неисправный RPi внезапно потребляет намного больше энергии, становится очень горячим и может загореться. Если вы думаете, что существует такая вещь, как «максимальная мощность цепи, когда ADOS1000 недостаточно», вам не хватает необходимых навыков электротехники для разработки медицинских устройств. , Пожалуйста, для безопасности пациентов выберите другой проект для изучения электротехники.
MSalters

2
@ Маси: Конечно, это может измениться. Фактически, он все время меняется, так как процессор переходит с 0% на 100%.
MSalters

2
@Masi: Эмм, нормальные распределения связаны с вероятностями. Использование энергии как функция использования ЦП НЕ является вероятностью, и рассматривать его как таковое бессмысленно. Однако ошибка измерения мощности почти наверняка нормально распределена, и насколько велика эта ошибка, зависит от вашей настройки измерения.
MSalters
Используя наш сайт, вы подтверждаете, что прочитали и поняли нашу Политику в отношении файлов cookie и Политику конфиденциальности.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.