关键词： 门控时钟   低功耗   时钟树   物理设计  

摘要： 以TSMC 40 nm工艺为基础,使用Synopsys最新布局布线工具ICCII进行时钟树综合.首先利用传统门控时钟技术来降低时钟树动态功耗,在此基础上,提出了一种有别于传统门控时钟技术的新方法.实验结果表明,传统门控时钟方法在两种不同的场景(scenario)下分别降低动态功耗75.36 mW和136.84 mW,虽然不同scenario降低的动态功耗值不同,但是降低功耗的效果是一样的,降低幅度均为22%.新方法又可以进一步降低34.05 mW的动态功耗,降低幅度为12.5%,低功耗效果显著.

关键词： 低功耗   LoRa技术   MCU   传感器  

摘要： 无线传感器节点由于部署环境而受到严峻的供电限制,这促使其通过低功耗技术来延长使用年限。以温湿度、振动为监测对象,提出了一种能量管理与动态电压调节方法,从软件与硬件上同时降低电流的损耗,系统微控制器采用低功耗芯片STM32L475VET6及低功耗局域网LoRa技术实现远距离通信,主控制器多种模式唤醒工作,系统长周期保持睡眠模式,通过实验测量监测节点在空闲待机模式下仅消耗21.85μA。解决了不稳定监测与长周期监测节点的问题,对于物联网监测具有实际的应用价值。

关键词： Delta-sigma调制器   DAC非线性   斩波   开关电容积分器  

摘要： 为应对集成电路工艺特征尺寸不断减小的趋势对高性能模拟电路构成的挑战,提出一种适用于数字音频系统的具有高精度、低电压、低功耗特点的开关电容delta-sigma调制器。器件采用2阶3位量化器结构,依靠运算放大器中的两级结构和Class-AB输出级提高低电压应用条件下的增益以及输出摆幅,同时降低整体电路的功耗。后端采用DWA算法模块降低多位DAC失配误差对系统系能的影响。采用0.13μm CMOS工艺实现器件的制造。经实验测试,在8kHz信号带宽范围内,调制器实现了88dB的动态范围和81dB的峰值信噪失真比,满足实际使用中的性能要求。

关键词： 物联网   STM32F103C8T6   Mqtt   温湿度采集系统   SHT30  

摘要： 为改善传统温湿度检测装置自动化水平低、人工费用高、功耗大、布置装置自由度低等问题,提出了基于物联网的低功耗温湿度采集系统:下位机系统检测并且发送温湿度数据,用Mqtt协议将温湿度数据上传至百度智能云物联网服务器;上位机系统通过云透传技术接受百度智能云物联网服务器的数据,使用Qt绘制界面,在手机APP以及电脑UI界面显示数据折线图。测试结果显示:该设计方案温湿度采集精度高,系统功耗低,模块化程度较高,具有较为独特的价值。

关键词： ARM Cortex-M4   小型水利工程   遥测终端   无线传输   低功耗  

摘要： 小型水利工程因其数量多、分布广、地处偏远以及信息化建设资金投入大等原因,与大中型水利工程的信息化管理程度相比差距较大。为满足大批量小型水利工程的信息化建设,设计高性能水利遥测终端机。终端机以ARM Cortex-M4为核心,集成电源电路、串口电路、开关量输入输出电路、专用图像采集电路、A/D采集电路、通信电路等模块,不仅能稳定采集视频图像以及各类水利基础数据,而且接口丰富多样,数据传输可靠,支持低功耗运行,满足数据、图像的采集和传输要求。

关键词： 离心泵   低功耗   小流量   性能测试   低温流体  

摘要： 为满足航天和生物医疗等应用中对低功耗小型低温液体循环泵的需求,采用数值模拟和3D打印叶轮迭代优化方法设计了叶轮和诱导轮结构,研制了一款10 L/min流量、百瓦以下功率的小体积低温离心泵。搭建了一套小型低温泵闭式回路性能测试系统,完成了以液氮为介质的低温工况泵性能测试。获得了转速在4500~8000 r/min范围内的低温泵外特性曲线,研究了泵前流体压力(表压140~800 kPa)对低温泵扬程的影响规律。研究结果表明:该小型低温离心泵在小流量小扬程下运行稳定;随着流量的增加,功率先近似线性增长,而后增长速率逐渐减小;当转速增加时,功率线性增长区域的斜率变大且效率曲线开始出现峰值;转速越大,则最佳效率工况点越向大流量区域偏移,在额定转速6500 r/min时,最佳效率工况点为流量10 L/min,扬程为7.12 m;入口压力高于200 kPa时,低温泵扬程对压力变化不敏感。本文研究应可为小流量低温流体驱动应用的解决方案提供参考。

关键词： CC1310   低功耗   无线传感网络   数据采集   Sub-GHz  

摘要： 在火箭参数测量系统中,传统的传感网络使用电缆进行连接,随着测试点的增加,大量缆线的使用不仅带来了多余的负载和功耗,而且还占用了大量的舱内空间,为火箭舱内其他设备的布局和安装造成巨大的困扰。针对上述问题,提出了一种基于CC1310的无线传感网络(WSN)设计方案,实现测试系统无缆化。该设计选用通信频段低于1 GHz(Sub-GHz)的超低功耗射频芯片CC1310作为传感网络控制器,使用低功耗的K型热电偶AD8495实现温度数据的采集,使用锂电池为传感器节点供电。软件设计实现了传感器节点周期性休眠和唤醒侦听机制,主节点轮询访问传感器节点获取状态和数据的功能,完成了传感器节点低功耗设计并且数据的可靠性可以得到保证。经试验测试,该系统设计合理,具有功耗低、数据传输稳定可靠等显著特点,且系统在组网后工作状态平均能耗为88μA,可实现火箭舱内环境参数的长期测量。

关键词： 数据竞争   并发缺陷   检测技术   静态分析   动态分析  

摘要： 随着多核处理器在现代计算机设备中的流行,在软件中使用多线程程序的频率也随之增加。但多线程程序的不确定性会导致程序在运行过程中出现数据竞争、原子性违背、顺序违背和死锁等并发问题。研究发现,在所有并发缺陷中,数据竞争所占的比例最大,而且大多数原子性违背和顺序违背也是由数据竞争引起的。为解决这一问题,学者们先后提出了相关的检测技术,文中对近年来该领域的研究技术进行了总结。首先,介绍了数据竞争的相关概念和产生原因,以及数据竞争检测的主要思想;然后根据程序是否执行将现有的数据竞争检测技术分为静态分析、动态分析和混合检测技术三大类,归纳分析了每类技术的特点并进行了详细的比较;随后,从程序员角度阐明了现有检测技术存在的问题;最后,根据发展现状,对该领域的未来发展方向进行了分析与探讨。

关键词： 电力电子变压器   多有源桥   并行等效建模   多线程并行计算  

摘要： 基于多有源桥(multiple active bridge,MAB)的电力电子变压器(power electronic transformer,PET)具有“模块化,大规模,高复杂度”的特点,相比与其他基于双端口功率模块的PET拓扑,其电磁暂态加速仿真面临更大的困难。为提高仿真效率与CPU利用率,文中提出一种适用于MAB型PET的并行等效建模方法。首先,根据“变压器端口解耦”的思路,建立PET串行等效模型。然后,利用所提等效方法的高度可并行性,给出等效模型多线程并行仿真框架,并进行并行算法评价与影响因素分析。通过PSCAD/EMTDC仿真验证,所提等效模型能够对详细模型进行多工况高度拟合,串行等效模型加速比可达2~3个数量级。在最优并行线程数下,并行等效模型可实现对串行模型2~3倍的二次加速。

关键词： 脑机接口   LC-ADC   三输入静态比较器   伪电容  

摘要： 与穿戴式设备相比,植入式脑机接口芯片具有检测精度高、抗干扰等优点,但实际患者使用时的终生长待机问题仍是系统设计的难点。本文提出一种用于植入式脑电信号传感的超低功耗水平交叉式模拟数字转换器电路,结构中采用MOS管伪电容以减少版图面积并简化1-bit电容型数字模拟转换器的模块结构;设计三输入静态比较器减少传统LC-ADC双比较器结构的冗余功耗;在逻辑控制模块加入双边延迟电路,使伪电容有效达到高低阈值电压,通过提高其充放电精度提升整体ADC系统的转换精度。采用SMIC 0.18μm标准CMOS工艺完成电路设计,Cadence仿真实验结果表明,在电源电压为0.9 V,输入为10 Hz正弦波的条件下,LC-ADC的平均功耗为662 nW,有效转换位数(ENOB)为5.49 bit,信噪比为(SNR)为34.83 dB,杂散动态范围(SFDR)为43.94 dBc。