Diseño e implementación de la unidad de control de un neuromodulador implantable basado en FPGA

Abstract

En esta tesis se presenta el diseño de la unidad de control de un circuito de neuromodulación y su implementación basada en FPGA. El foco fue puesto, esencialmente, en el consumo de potencia, variable que resulta crítica en los sistemas médicos implantables y activos. Se implementó el diseño en tres FPGA, de diferente familia y fabricante: Cyclone V (Intel), IGLOO2 (Microsemi) e iCE40 (Lattice). Se midió el consumo de potencia en cada plataforma, obteniéndose los mejores resultados (tanto estáticos como dinámicos) en la FPGA iCE40-HX-8K con un consumo total del core de 3,6mW. Los resultados obtenidos fueron contrastados contra los datos de consumo obtenidos de las hojas de datos y de las herramientas de estimación, obteniéndose errores cercanos al 400% para algunos casos. Se determinaron los requerimientos mínimos en términos de cantidad de pines y tamaño para cada familia utilizada y se pudo calcular el menor consumo alcanzable para cada una de ellas. Finalmente, se propusieron y evaluaron tres métodos sencillos para la medida del consumo dinámico en escenarios de gran consumo estático, obteniéndose resultados con un error cercano al 10 %.