关键词： 卷积神经网络   边缘部署   低功耗   FPGA   流水线   循环展开   HLS  

摘要： 卷积神经网络作为一种处理网络数据的深度学习模型,广泛的应用于自动驾驶、航空航天等行业。而随着数据量的增长,卷积网络的结构也变得越来越复杂,对于卷积网络这种计算和资源密集型网络如何部署在低功耗、资源少的边缘设备上就成为了一种困难。而FPGA由于其具有高的并行性和低功耗,可以作为一种边缘部署的设备。在这基础上,提出了一种针对于LeNet-5轻量网络的加速器,利用流水线并行加速和循环展开对FPGA的并行计算最大化,然后使用Vitis HLS将高级编程语言转变为硬件描述语言,再利用Vitis IDE进行软件驱动的编写。实验结果表明,相对于在CPU、GPU上进行网络推理,在ZYNQ上FPGA进行网络推理,在检测速率相近的情况下,功耗减少了8倍,这使得神经网络的边缘部署多了一种选择。

关键词： 渗无线传感器网络   相对剩余能量   邻居节点信息  

摘要： 由于电池功率的不足,严重限制了无线传感器网络的应用场景。如何均衡无线传感器网络中各部件通讯所产生的能耗,提高能量利用效率成为重要的研究方向。提出了基于能量和节点信息的SEP协议,为了选择合适的簇头节点,该协议将节点剩余能量,邻居节点数量以及终端节点之间的相对距离等加入簇头选举过程中,提高无线网络中节点密集区域内剩余能量较高的节点成为簇头的概率。仿真实验结果表明,该改进方案可有效解决簇头节点分布不合理的问题,有效的提高了网络性能。

关键词： 健康监测   NB-IoT   低功耗  

摘要： 人口老龄化导致慢性非传染性的患病率会越来越高,智慧健康养老成为国家应对老龄化的战略目标。针对我国目前的人口结构现状,提出一种基于窄带物联网技术(NB-IoT)的智慧健康监测系统。该系统结合NB-IoT技术、传感器技和软件技术,系统主要包括可穿戴数据采集终端、云服务平台、远程监测平台等3部分。数据采集终端以STM32作为主控制器,实现对用户生理信息的采集,通过NB-IoT网络传输到云平台上,通过远程监测平台实现健康的远程监测,对健康问题进行预警。实验结果表明:系统可以实时采集老年人的生理信息(血压、血氧、心率)、运动轨迹以及定位信息,对老年人进行实时全方位健康监控,提前预防并降低慢性疾病发病率、减小死亡率、延长寿命。

关键词： 磁弹模数转换器   磁性隧道结   自旋电子学   纳磁体  

摘要： 本文提出了一种由8个磁性隧道结(magnetic tunnel junction,MTJ)构成的3位磁弹模数转换器(magnetoelastic analog-to-digital converter,MEADC),该转换器中MTJ自由层为双组分多铁纳磁体.通过对多铁纳磁体实施应变介导的电压调控,可以实现零场条件下的确定性磁化翻转.研究发现:对于给定尺寸,给定材料的双组分多铁纳磁体,压电层厚度与双组分多铁纳磁体的临界翻转电压线性相关.基于该原理,通过调整压电层的厚度使得MEADC具有8个不同的电压切换阈值,将模拟信号转换为8个多铁MTJ不同磁化状态组合.同时,设计了锁存比较器和独立的读取电路来检测MTJ的阻态,以此实现了数字信号的输出.Monte Carlo功能模拟表明:该MEADC在室温下写入成功率可达100%;此外,读写电路相互分离,使得压电层厚度与MTJ的输出参考电压无关,因此每个MTJ可设置相同的参考电压,从而具有更高的读取可靠性.微磁仿真和数值模拟分析发现:该MEADC的工作频率可达250 MHz,单次转换能耗仅为20 aJ;与基于Racetr ack技术的磁模数转换器相比,能耗降低了1000倍,采样速率提高了10倍.本文提出的MEADC可为基于自旋电子器件的存算一体电路架构提供重要的技术支撑.

关键词： 微电子行业   华中工学院   华中科技大学   令仪   半导体   清华大学   老人  

摘要： 2023年4月20日,一则计告让人们将目光聚焦到一位老人身上,她叫黄令仪。这位老人用她的一生参与了我国微电子行业从无到有的历史,与她的同事们披荆斩棘,为中国人开创了一条属于自己的芯片道路。黄令仪出生在战火纷飞的年代,1958年以优异的成绩毕业于华中工学院(今华中科技大学),随后进入清华大学半导体专业深造。

关键词： 物联网   机器学习   低功耗通信  

摘要： 阐述物联网环境下融合机器学习的低功耗设备间通信协议的设计与性能评估。结合物联网通信需求和机器学习技术应用,提出一种新型通信协议,通过实验评估其性能,并提出优化设计策略。

关键词： 高工作温度   碲镉汞   红外探测器   小型化   低功耗   可靠性  

摘要： 随着第三代红外探测器技术的快速发展,高工作温度红外探测器成为重要的发展方向。本文报道了在高工作温度碲镉汞红外探测器杜瓦结构小型化、低功耗、高可靠性方面的研究进展。通过杜瓦结构的优化设计,搭配旋转整体式低温制冷机K562S short,制备出组件体积为80 mm×61 mm×39 mm,重量为212 g,启动时间为2.5 min,工作温度达到150 K的高工作温度中波碲镉汞红外探测器,并初步完成了组件可靠性试验验证,为高工作温度碲镉汞红外探测器的工程化应用奠定了一定的基础,对高工作温度碲镉汞红外探测器的小型化、低功耗、高可靠性研究具有一定的指导意义。

关键词： 导弹储运包装箱   智能监控   STM8L152C8T6   MEMS传感器   DS3231  

摘要： 设计了一套低功耗智能监控设备,用于对导弹储运包装箱箱内环境参数进行智能化监控。以ST低功耗芯片STM8L152C8T6为处理器,依托MEMS传感器对导弹储运包装箱箱内的气压、温度、湿度以及振动冲击等关键参数进行监测,并对箱内产品的生产、服务、运输等履历信息进行记录,通过多种通信方式实现数据和监控指令的实时传输。同时,采用低功耗软硬件设计思路实现设备超低功耗运行。实验结果表明,智能监控设备可实现长距离运输、恶劣存储环境下的储运包装箱箱内环境参数的全自动实时监控,通过智能监控设备构成的区域局域网节点间通信距离大于200 m,单次使用寿命大于1年。

关键词： 高速ADC   低功耗设计   优化技术   电路结构   功耗优化  

摘要： 在当今信息时代,高速模数转换器(Analog-to-Digital Converter,ADC)在数字信号处理系统中扮演着至关重要的角色,其性能直接关系到系统的整体性能和功耗。文章研究了高速ADC电路的低功耗设计和优化问题,提出了一种在电路中通过降低静态功耗和动态功耗来实现低功耗目标的设计方法。该方法具体包括电源管理的优化、低功耗器件的采用和时钟分布的优化等技术手段。这种方法有效降低了电力消耗,同时提高了ADC性能,具有一定的实用意义。

关键词： 人工耳蜗   声音处理器   低功耗   动态功耗   设备管理  

摘要： 为了延长人工耳蜗声音处理器的续航时间,文章设计了一种新型的人工耳蜗声音处理器系统。该系统具备自适应特性,能够根据植入体的不同耦合距离进行匹配,并动态地控制主控芯片和外载模块的运行功耗。该低功耗系统设计关键在于主控芯片的动态功耗管理、设备管理优化以及运行状态切换,能够显著减少在不同耦合距离和声音环境下无线电发射功率以及设备运行时的功耗损失。