关键词： NB-IoT   低功耗   独立烟感   IoT云平台  

摘要： 随着我国城市化进程的加快,越来越多的消防上的隐患问题被更加明显的呈现出来,尤其是以老旧小区、九小场所为代表的火灾隐患场所,因建筑结构涉及复杂、设施老旧、部分建筑材料易燃等问题,呈现火情易发、蔓延迅速、难以扑灭的特点。例如,大量的老旧小区,因建设年代和当时消防法规不完善等问题,缺少必要的消防报警设施,成为社区防火监控的死角。此类小区楼龄老旧,各类线路老化严重,一旦发生火灾,无法通过信息化手段有效监控,会造成消防灭火救援的严重迟滞。且这类小区多为老龄人口,人员疏散困难,易造成严重的生命财产损失。国内烟感市场还处于发展普及阶段,整体来说公共场所和新建小区已经按法规要求普遍安装使用烟雾报警器。而传统意义上的九小场所还处于烟雾报警器安装使用的空白地带。仍然需要法律法规和政府政策的引导,普及甚至强制安装使用例如烟雾报警器之类的消防安全设置。智能独立烟感的快速安装和部署以及良好的易用性和准确性,在对社会的消防安全上起到了越来越重要的作用,尤其对于老旧小区、九小场所等安全隐患巨大的场所,起到的查漏补缺不可估量的作用,本论文设计了一款基于NB-IoT的智能独立烟感。本论文首先针对智能独立烟感研究的背景及意义做了阐述,并提出智能独立烟感的核心点和关键技术问题。然后本论文对智能独立烟感进行了详细的需求分析,从整体的需求分析出发,到通信技术和模块的选择、烟感技术的选择以及低功耗的需求上,提出智能独立烟感的软件和硬件的具体需求,针对产品不同需求面的要求,对多种技术方案进行综合比较,最终选择出适合产品使用的技术方案。紧接着本论文对智能独立烟感进行了硬件设计,提出硬件的整体架构,阐述了通信芯片和模块的选型过程,从结构的角度也提出了创新的分离式智能独立烟感,并在底座上集成了温湿度采集传感器。最后,本论文基于上述的需求分析,对智能独立烟感软件的功能模块进行了设计与实现,主要从智能独立烟感在整体系统中所处的角色,提出了所需的软件功能模块,并对每个模块加以阐述,同时还设计了智能独立烟感和平台层的通信协议以及通信流程,并加以实现,成功的将智能独立烟感接入中国电信天翼云IoT云平台,整体完成度较好。

关键词： 可视门铃   智能家居   待机时间   室内机   低功耗   LED   EMC   操作系统  

摘要： 第三方结论综合来看,该机性能、功能及外观在市面上脱颖而出。沉浸在智能家居多年,我们相信小豚当家的匠心品质;在功能性设定方面以场景优先,极为细致抓取了用户在应用中的难点与痛点,并且多功能展示都能有效解决用户之难;搭载了一个当下最强芯及LiteOS操作系统,这两大华为软硬件的完美结合,承载了该产品对多项

关键词： 时域比较器   逐次逼近型模数转换器   高精度   低功耗   分裂重组冗余算法  

摘要： 伴随着蓬勃发展的物联网、可穿戴设备和医疗电子等,大量的传感器被部署和使用,而模数转换器作为连接模拟信号和数字信号的桥梁,在传感器网络中扮演着重要角色,这些应用场景往往需要高精度低功耗的模数转换器持续工作,而适应先进CMOS工艺的SAR ADC大部分模块为数字化的,能提供很高的能效,受到了越来越多关注。同时,在SAR ADC中,对供电电压相对不敏感和噪声性能更为优越的时域比较器也成为高精度设计的热点,而属于时域比较器的VCO-based比较器不仅能得到比较结果,还能提供额外的振荡信息实现其它功能,比如在实现旁路窗逻辑中的应用。本文对SAR ADC的性能指标、主要模块和本设计所涉及的相关技术进行了详细介绍,基于此,本文采用40nm CMOS工艺设计了一款工作在1.1V下的12位SAR ADC。这款ADC采用VCO-based比较器实现了旁路窗逻辑和亚稳态检测,被跳过的比较周期节省了大量能量。此外,本文提出一种使用在旁路窗逻辑中的分裂重组冗余算法以及对应的数字错误纠正逻辑,提高了ADC整体的精度和速度。电路仿真结果显示,在1.1V的电源电压和30MS/s的采样率下,该设计的有效位数为11.12bit,无杂散动态范围为85.35dB,品质因子(FoM)为5.69fJ/Conv.-step,达到了很高的能效。对比使用单个时域比较器的SAR ADC,本设计是已有文献中的最高速度。

关键词： 物联网   NB-IoT   低功耗   轻量级   密码算法  

摘要： 现如今,物联网技术飞速发展,面向物联网中传输距离较长、低成本以及低功耗的无线传输需求,低功耗广域网技术(LPWAN)应运而生。作为其中的佼佼者,NB-IoT(Narrow Band Internet of Things)无线传输技术因为其覆盖更加广阔、功耗更加节省、工作于授权频谱等无可比拟的优点在众多低功耗广域网技术中脱颖而出。NB-IoT无线传输技术自诞生至今也才只有短短三年时间,国内外关于NB-IoT的研究还处于十分匮乏的状态。通过文献调研,本文首先介绍了课题研究的背景及意义,详细阐述了物联网和NB-IoT技术的产生和发展现状,接着从NB-IoT的技术层面研究了NB-IoT的网络架构与关键接口,在若干物联网因素下对LoRa、Sigfox及NB-IoT三种当前应用较广泛的LPWAN技术进行了对比,展示了NB-IoT的技术优势与各种LPWAN技术的适用情境,同时分析指出了万物互联时代NB-IoT情境下对安全性的迫切需求。透传模块是物联网节点设备与网络服务器进行数据交换的核心部分。针对NB-IoT情境中数额庞大的、采用电池供电的设备终端对低功耗性能的需求,通过软件和硬件电路设计了一款基于NB-IoT的低功耗的透传模块,模块同时支持CoAP模式和UDP模式,通过实验验证了其能实现串口设备与网络服务器之间的数据双向透明传输,同时达到较为理想的低功耗特性,在低功耗模式下工作电流更是低至50μA。最后,针对NB-IoT终端资源受限情境下的安全需求,从算法处理效率和内存开销两个因素讨论了LED、TWINE与GOST三种算法,并与传统的DES算法和AES算法进行了横向对比,结果显示了轻量级密码算法不管是处理的效率还是占用的内存资源都有显著的优势,因而更适合用于NB-IoT技术的安全防护。

关键词： 低功耗   流水线   模数转换器   运放共享   采样保持电路  

摘要： 随着便携式终端设备的高速发展,芯片设计对高效率、低功耗的要求越来越高。在亚微米工艺下,低功耗、高性能电路设计变得越来越难,模数转换器作为应用最广泛的核心模块之一,低功耗、小面积设计的需求愈加强烈。流水线模数转换器作为高速、高精度设计的主流架构,其低功耗优化成为了一个研究热点。基于传统流水线架构,本文设计了一款双通道低功耗流水线A/D转换器。首先分析了流水线A/D转换器的基本原理以及转换算法;通过对面积、速度、功耗等性能指标的折中考虑,以及对通用低功耗技术的研究,确定了以无前端采保电路、运放共享等低功耗措施为基础的低功耗流水线A/D转换器的系统架构,并对其进行了级精度划分、运放共享时序等的分析;根据系统架构以及模块电路指标要求,完成了运算放大器、动态比较器、第一级MDAC以及第一级sub-ADC等核心模块电路的设计;基于GSMC 0.13μm CMOS工艺,利用Cadence Virtuoso工具完成了核心模块电路的版图设计。基于工艺厂所提供工艺库模型以及Cadence Spectre仿真工具,完成了所提双通道低功耗流水线A/D转换器核心电路的仿真验证。结果表明,所设计运算放大器的低频增益为124dB,单位增益带宽为405.3MHz;输入0～3.3V、17.08984375KHz的正弦波信号,采样频率2.5MHz条件下,转换器的ENOB为11.8bit,SNR为72.7dB,SFDR为91.4dB,整体功耗约为40mW,版图面积为1.2×1.3mm,较好地满足了设计要求。

关键词： 低功耗   气体超声流量计   超声换能器   峰值采集差值  

摘要： 气体超声流量计因其准确性高,通用性强等特点而广泛应用于蒸汽、储存交接、贸易结算、工业以及民用燃气计量等领域。在工业以及燃气计量领域,测量精度与系统功耗是气体超声流量计的重要指标。为此,本课题主要开展的研究工作如下:根据低功耗选型原则测试了Airmar、嘉康和寿光飞田三对换能器的一致性、灵敏度和超声波接收信号相临峰值区分度。验证了低电压激励超声换能器的可行性并完成超声换能器的选型。设计了一种整流装置,借助流体力学仿真方法优化了整流器的结构尺寸。在低功耗气体超声流量计软件与硬件设计方面,设计了电源模块、超声波发射模块、超声波接收信号处理模块以及软件测量程序。硬件部分在实现测量系统各模块功能的同时重点研究了降低系统平均工作电流的设计方案。软件部分优化了系统的测量流程,确保测量结果精确度,通过增大系统的休眠时间等方式降低系统的功耗。在准确测时方法方面,分析了经典的双阈值触发法和自适应双门限电平法的原理及其在解决错波问题方面的缺陷。通过分析不同流速下采集的接收信号,提出了可以准确识别信号到达时刻的方法:峰值采集差值法。通过实流实验,比较双阈值触发法、自适应双门限电平法以及峰值采集差值法在不同流速下的测量性能。流速大于10m/s时双阈值触发法和自适应双门限电平法错波现象明显,峰值采集差值法在流速为25m/s时仍可获得期望传播时间。基于以上方面,本课题研究了基于MSP430单片机的低功耗气体超声流量计,并进行实流检定实验。最终,在1m/s～25m/s流速范围内测量精度达到1级,测量系统的平均工作电流约为6mA。

摘要： 龙芯中科技术有限公司总裁、中国科学院计算所总工程师、龙芯CPU首席科学家胡伟武总结认为:'龙芯的形势正面临有利的深刻变化'.回顾龙芯近20年的发展历史,即便是在'之'字形的发展道路上走的'弯路比直路多',得到政府的支持有限,但是,龙芯却能够在克服各种困难后发展起来.那么,促进龙芯发展的根本原因是什么?龙芯长期以来坚持的核心理念又是什么?

关键词： BLE   Dissertations, Academic CSUN Computer Science  

摘要： Bluetooth Low Energy is a leading standard in the emerging market of Internet of Things. It is a relatively new standard that delivers reliable low energy and low data rate communication between electronic devices. This paper will focus on explaining some of the characteristics of the standard and its general lack of security concerns. BLE is significantly younger than its sister standards (WiFi and Bluetooth Classic) and its direct competitors (Zwave and ZigBee) and thus has had much less time to mature and mitigate some of the attack and detection tools that have already been created. Many attack vectors and tools that are readily available for BLE far exceed the standard's current ability to handle, in most cases, as this paper will demonstrate. This paper will present a background section on BLE, attacks and attack vectors of BLE enabled devices and proposed countermeasures.

关键词： △∑调制器   电路设计   信噪失真比   有效位数   功耗分析  

摘要： 智能传感器广泛的应用于可穿戴设备，工业机器人，汽车电子等领域，模拟前端作为智能传感的关键技术成为目前研究的热点。随着智能传感器对微型化、低功耗、高精度的需求，对模拟前端电路设计提出了挑战。模数转换器(ADC)作为模拟前端电路中重要的模块，负责对传感器模拟信号进行转换处理。　　本文针对智能传感器的应用需求，对低功耗△∑模数转换器技术进行研究，设计了一种应用于智能传感器的低压低功耗高精度△∑调制器电路。论文的主要研究内容如下:　　1.基于SDtoolbox工具箱，建立了3阶3bit量化CIFF结构的△∑调制器模型，理想情况下仿真得到信噪失真比SNDR为121.7dB，有效位数19.92bit。调制器加入非理想因素后仿真得到SNDR为114.9dB，有效位数18.80bit。调制器模型中加入了数据加权平均(DWA)算法，验证了电容失配对调制器SNDR的影响。　　2.采用TSMC0.18μm工艺设计了用于调制器电路的低压低功耗电流镜对称OTA，在1V电源电压下实现32MHz增益带宽积，功耗133μW,FOM值为1185MHz·pF/mA。提出了一种带电容增益复位的有源加法器电路，降低了加法器电路的功耗。使用Verilog设计实现了数据加权平均算法电路。　　3.设计了整个△∑调制器电路系统，输入频率12.1KHz，幅度600mV的正弦信号，仿真结果表明调制器能够实现98.8dB的SNDR，有效位数16.12bit，功耗340μW，Schrier FOM值为177.4dB，调制器电路在性能和功耗上有一定的优势。　　4.设计了用于调制器芯片测试的PCB电路板，通过搭建的测试平台，完成芯片的测试工作。测试结果表明，在输入信号频率9KHz，幅度600mV时调制器芯片的信噪比SNR为85.3dB，SNDR为75.1dB，有效位数12.18bit。

关键词： 超低功耗   无线传感器   自供电   MSP430   物联网  

摘要： 在环境恶劣或者难以布线的偏远地区,无线传感器的应用越来越广泛。无线传感器一般指的是使用无线信号传输方式的传感器,有的传感器虽然采用无线方式进行信号传输,但是供电仍然采用有线方式。有的传感器采用电池供电,实现了真正意义上的无线。然而,对于有些应用场合,既无法采用有线供电,也很难定期更换电池,就必须考虑使用自供电的方式。由于自供电需要通过外部环境获得能量,因此缺点是对外部环境的依赖性较强,例如风能、太阳能等等。尤其是对于某些应用场合,对传感器的体积有严格要求,无法采用大体积的太阳能电池板或者风力发电机进行供电,传感器的体积越小,获取充足功率的外部能量就越困难。因此,在这类场合,系统的低功耗设计就极为重要。这篇论文介绍了一种超低功耗自供电无线氧含量传感器的设计。该传感器设计方案不是针对某特定工程应用而提出,因此具有一定的通用性,通过修改传感器接口电路,就可以连接其他类型的传感器,从而实现自供电无线信号传输功能,因此实用性较高。系统的核心控制器采用德州仪器公司推出的著名的MSP430单片机,无线发射部分采用了电容三点式振荡器实现了简单的无线数据发送功能。控制器与无线通信模块平时都处于休眠状态,只有在进行数据传输的时候才唤醒,因此显著降低了系统功耗。由于自然环境中诸如光能、机械能等能量往往是不连续的,为提高系统供电的稳定性,本文采用了基于光电池的光能采集与基于压电陶瓷的振动能量采集的双路能量采集方法。光电能量采集技术成熟,应用广泛,因此本文能量采集的研究重点是基于压电陶瓷的振动能量采集。最终设计的自供电系统在实验室测试环境中能够满足本设计的超低功耗传感器数据采集及无线发送的需求。