关键词： 开关电源   WiFi接收机   自适应滤波器   LMS算法   低功耗   无线通信  

摘要： 针对开关电源应用于射频前端模拟电路时的纹波问题,文中提出在数字基带部分采用自适应滤波法消除纹波的方案。在Simulink环境下搭建基于IEEE802. 11b无线通信协议的WiFi收发系统,并在数字基带部分使用LMS自适应滤波器来抑制纹波。系统仿真结果表明,自适应滤波器能明显改进信号质量,当纹波幅度低于150 m V时,接收信号能达到协议要求。在此基础上,对自适应滤波器进行了完整的前端及版图设计,并进行功耗分析,最终自适应滤波器在33 MHz时钟频率、1. 98 V电源电压的工作条件下功耗仅为1. 35 m W,证明了利用开关电源为WiFi接收机供电以节约功耗的可行性。

关键词： LoRa   低功耗   事件驱动算法   时间同步   实时监测  

摘要： LoRa作为低功耗广域网数据传输技术之一,被广泛应用于工业、农业等领域之中,它与传统的无线传感网络技术相比有着功耗低、距离远、抗干扰性强等优势。针对传统的工业无线监测存在的传输距离近、功耗高等问题,该文设计并实现了基于LoRa的工业温度无线采集系统。该系统可以实现对工业环境中监测区域的温度参数的采集和处理,并上传至服务器以供监控人员实时监测。系统采用了基于低功耗、低碰撞的星型无线网络结构的类蜂窝网络结构,采用基于事件驱动的节点数据预处理算法对传感器数据进行采集和发送。实验结果表明该系统具有功耗低、可扩展性强、覆盖范围广、传输稳定的特点,能够满足工业信息采集和监测的需求,可推广使用。

关键词： 逆运动学   硬件加速   现场可编程门阵列   机器人手术   微创手术  

摘要： 本论文主要针对医疗机器人领域进行研究。论文中提出以硬体加速设计提升逆向运动学计算，使能在精度范围内达到最快之控制速度，改善外科手术机械臂之控制架构。硬体加速器以FPGA电路实现逆向运动学计算，透过优化设计达成缩小FPGA中逻辑电路模组并达成提高6自由度机械臂逆向运动学计算精度的整合设计，能在给定机械臂终端之卡氏座标回推到六轴马达对应之角度。本论文使用National Instruments myRIO作为系统整合架构的基础，其中包含在CPU上运行软体之驱动程式及FPGA电路之硬体加速器。本研究透过点到点、线性以及圆形轨迹等实验对提出之逆向运动学进行验证。论文中将16位元、24位元和32位元之FPGA版进行精度之比较，结果显示在32位元中，其最大误差为0.2mm，而平均误差为0.07mm。速度方面16位元仅需11微秒，24位元为28微秒，32位元也只需要35微秒之处理速度。本论文提出之方法性能优于myRIO A9及在i7 CPU上执行之代数法，执行速度与在i7 CPU上之几何法相似，功率消耗却降低约100倍。实验结果证明所提出之运用于机器人控制器硬体加速逆向运动学之正确性及实用性，能以更快的控制速度处理对机械臂之运动轨迹，可应用于影像导航中进行快速避障，并在动态且复杂之环境中精确移动，而建立分散式系统亦能减轻内核之负担，为其他模组释放资源。

关键词： 水产养殖   监测   无线传感器网络   LoRa   同步   速率自适应  

摘要： 该文针对近海渔业和大面积水产养殖环境监测应用周期长,覆盖面积大等特点,设计了基于LoRa技术的长距离低功耗无线传感网络系统。该系统设计了低成本的双信道LoRa网关,并在此基础之上提出了一种新颖的速率自适应的双信道同步调度无线通信策略。该策略充分利用LoRa技术多扩频因子多数据率的特点,对网关不同距离范围内的终端节点自动分配不同的扩频因子以确保网络连通性,并通过MAC层同步调度,在保证监测网络大面积覆盖的同时,大大降低了无线信道碰撞的概率,提高了异常数据上传的实时性和终端节点的平均网络寿命。通过仿真和现场试验验证了本方案的有效性,系统可有效覆盖半径3 km的监测区域,100个终端节点的网络规模;对于视距通信,该策略的投递率从单一扩频因子的0.8提升到0.99,对于数据上传周期为10 s的快速通信,投递率从单一扩频因子的0.4提升到0.95以上;如采用3 600 mA·h锂电池,数据上传周期为10 min,终端节点寿命可达1 a。

关键词： 阻变存储器   钽氧化物   稳定性   低功耗性能  

摘要： 大数据、区块链等新兴产业对数据存储的需求主要为非挥发性存储器（Non-volatile Memory），目前市场主流以闪存（Flash）和硬盘（Hard Disk）为主。但前者由于逼近工艺极限而难以尺寸缩小，后者因速度过慢不适应市场需求，所以新型非挥发性存储器的开发需求日益增加。阻变存储器由于其高集成密度（4F2）、快读写速度（纳秒级）、低功耗及易与CMOS工艺相兼容等优点成为下一代存储器的有力竞争者。同时，由于柔性消费电子产品市场的逐渐兴起，电池技术没有突破性进展的情况下，快速脉冲操作下的阻变存储器的低功耗性能被学界和工业界极度重视。\n 但阻变存储器在应用中存在着稳定性不佳及低功耗实现困难等问题，因此，本论文主要通过研究TaOx为基础的离子型阻变结构单元，对器件的稳定性及低功耗特性进行集中优化。\n 首先，本文将Ta/TaOx/Pt结构的中间层工艺进行了优化，得到了耐久性较好的阻变层工艺；其次，对Ta/TaOx/Pt的上电极材料进行了更换，得到了高低阻值一致性较好的Hf/TaOx/Pt器件，并建立了模型，简要解释了该器件一致性提升机理；而后，对电极工程中更换Al电极得到的低功耗器件的耐久性进行了集中优化，耐久性从不足百次提升至2700余次；最后，在Ta/TaOx/Pt器件的上界面插入纳米Al插层，在保持器件仍然具备较低功耗的同时，将耐久性提升至万余次。\n 通过一系列的实验及表征，文章得到并研究了低功耗、高可靠性的阻变存储器实现方法及机理。最终得到的器件电流控制在10uA级别，PSET及PRESET小于20μW，PREAD控制在5μW，Endurance性能达到2700。插层器件在较低功耗下实现了105次循环。

关键词： 物联网技术   低功耗   LoRa   污水排放监测  

摘要： 为解决传统河道污水排放监测方式中存在的弊端,文中提出了基于LoRa通信的城市河道污水排放监测系统。采用LoRa协议实现传感器节点与LoRaWAN网关之间的数据传输及命令控制,通过网关将数据发送给云端数据服务器,监测中心Web客户端从云端调取数据进行分析处理。在河道排污口安置LoRa终端节点,监管人员无需到达现场,只需通过监测中心Web客户端的数据分析及报警提醒等即可了解排污口情况。并在实际环境中对系统进行测试分析。测试结果表明,该系统实现了传输距离远、覆盖范围广、功耗低以及监测中心能够实时获取监测数据的设计目标。

关键词： 感应式   低功率   功率传感器   流量表   控制器   智能仪表   燃气流量   协处理器  

摘要： 许多人一想到智能仪表就会想到电表,但在看到智能仪表带给电表市场的优势后-向消费者提供实时消费数据以便他们管理使用情况,还可以防止通过篡改数据进行窃电-消费者希望水流量表和燃气流量表也能具有相同的优点。电表与流量表的一个关键区别在于电源。电表几乎总是具有电源的;因此,功耗不是主要关切所在。流量表很少具有电源,因此需要电池供电。TI超低功率传感器控制器可以通过设计最低功率电池供电的智能仪表应用,帮助您在如今的流量表市场中胜出。

关键词： 宽带接收处理电路   低功耗设计   门控时钟   电源关断   多阈值电压  

摘要： 本文研究并设计实现了一款高性能的SoC宽带接收处理电路。电路的数字设计规模为千万门级，接收符号速率达到400MSPS，接收带宽为140MHz应用需求，芯片对功耗要求较为严格。要求整体功耗小于1瓦。\n 这款电路内部集成有32位微处理器Cortex-m4、SpiFlash控制器、UART控制器和一个接收处理模块，可实现识别系统询问/应答信号接收处理；具体信号处理算法包含数字本振信号生成、数字下变频、多路数字滤波等；芯片输出数字相关峰脉冲、相关峰幅度相位数据和解调数据。\n 本电路根据应用需求和设计参数指标，进行了整体架构设计，形成了各自的电路设计方案。然后进行了逻辑设计、仿真以及基础验证分析。最后对逻辑设计的结果进行了物理设计实现并且验证通过。\n 在前后端设计实现流程中，由于本芯片规模较大且对功耗要求严格，因此利用了门控电源、电源关断、多阈值电压选择以及其他多种逻辑物理设计手段进行设计实现，最终设计结果大幅度降低了芯片的总功耗。\n 本设计选用了TSMC65nm低功耗设计流程进行设计。逻辑设计与验证仿真流程，利用到了VCS,Matlab,Modelsim,Verdi等工具，物理设计与验证阶段，利用到了DesignCompiler,Formality,Innovus,Virtuoso,Calibre，PrimeTime等多款专业设计工具。整个设计流程经过了充分的仿真和验证保障，设计结果满足芯片接收速率、接收带宽、最大功耗等各项设计指标需求。芯片已经流片成功，将于近期进行测试。本设计的完成有利于国产芯片设计的自主可控。

关键词： 低功耗   全数字电容式传感器   接口电路设计  

摘要： 新世纪以来,电子集成式电路技术不断向前推进,使用范围极为广泛。由此产生的电容式传感器用途极广,被大量地使用在集成传感器电路的设计中。近些年来,无线的传感器和射频等技术应运而生,因此相关设计人员对低耗能传感器及其接口电路的设计有了一定的研究。后期测试表明,设计出的全数字电容式传感器相比传统的传感器接口电路在低耗能方面有很大提高,具有很大的发展潜力。

关键词： 多线程   网络通信   串口通信   .Net   C#  

摘要： 文章提出了在计算机系统工程中广泛应用的集网络通信与RS232串口通信等综合信道通信管理器的功能需求,叙述了该通信管理器既可以作为通信服务器,又可以作为局域网前端通信控制器的具体工作模式,给出了该通信管理器的设计思路和具体实现方法,并描述了个部分的执行流程。