关键词： 海岛   环境监测   低功耗广域网   物联网   LoRa  

摘要： 随着国家经济的逐步发展,人们对陆地的过度开发导致土地资源日渐稀缺。如今政府已将战略目标转移至海洋,对海岛资源的深度开发也已成各国发展的共识。目前国内常见的海岛环境监测系统纷繁复杂,其性能各有优劣。如基于Zig Bee技术的海岛环境监测系统组网方案,该方案在户外大面积的海岛环境下部署,面对海岛气候易变、人工维修不便、监测节点分散等不利因素,Zig Bee网络实际运行效果与室内环境下效率差距极大。因此,在减少部署节点数量的同时,实现低功耗、长距离、保证可靠传输的海岛环境信息监测系统,将具有明显的实际价值与理论研究意义。针对这一实际需求,本研究设计实现了一套基于低功耗广域网的海岛环境监测系统,将低功耗广域网、Co AP协议、Web服务器等技术运用于海岛环境信息监测。通过采集节点能耗以及对链路质量进行数据分析,较准确地计算出海岛环境监测系统的实际网络传输能耗开销,最终实现相关环境信息的实时可靠采集。首先,本研究设计并搭建基于低功耗广域网的海岛环境监测系统。系统以Arduino为主的微控制单元,搭载水体浊度、p H、水温等多种传感器,以Lo Ra WAN传输协议为无线通信方式,采用最坏情况节点部署原则构建网络拓扑,实现传感器终端节点的组网并完成环境信息的采集;随后设计室内网关节点监测方案。该方案采用Co AP作为通信协议,通过在室内部署6Lo WPAN边界路由器,实现了6Lo WPAN网络与IPv6网络的互联;最后在海岛监测区实际部署低功耗广域网和无线传感器网络。通过对比低功耗广域网终端节点、无线传感器网络终端节点和路由节点相关信息,基于网络拓扑复杂度、网络能耗开销、网络部署成本三方面,综合评估低功耗广域网和无线传感器网络的总体性能,以证明在海岛环境下采用低功耗广域网技术具有一定优势。

关键词： 边缘计算   低功耗   物联网  

摘要： 随着物联网技术近年来的迅速发展，边缘计算已经拥有了广泛的应用场景。由于边缘计算设备通常受到严格的功耗要求，设备能耗的测量与降低设备能耗的研究得到了越来越多的关注。然而，目前大多数设备能耗测量的方法只关注单次测得的功耗数值，没有注意到功耗实时变化的过程，及其在时间上积分形成的能耗，也没有关注设备中对能耗产生了影响的因素，这使得降低能耗的研究没有获得足够的关注。而且，由于传统的测量方法缺乏通用性、测试速度慢且测试过程需要人工干预，使得开发人员难以在各种平台上对大量可能的功耗优化策略进行测试，这阻碍了对降低设备功耗的研究。　　本文通过对已有功耗测量技术优缺点的分析，提出了一种使用高精度电源结合被测设备输出信息来获取设备实时功耗、运行状态并计算能耗的方法，设计了适用于多种硬件的测试代码模块化编译方案，并设计了无须人工干预的程序自动化烧写及批量运行的自动化测量方案。本文实现了包含上述所有功能的测量系统软硬件，并设计了一系列内置在测量系统中的测试用例。　　最后，本文使用基于能耗采集技术和自动化测量技术的测量系统，在实际边缘计算设备中运行上述功耗优化测试用例代码进行实验。经过实验验证，本文提出的能耗采集技术可以在准确测量设备功耗的同时，记录下设备内部的硬件事件等运行状态;本文提出的自动化编译技术可以实现硬件配置库文件与测试用例代码的模块化编译，并支持自动化烧写和自动化运行;本文设计的测试用例可以起到验证优化设备能耗的作用，可以在一定使用场景下基于测试用例中的方法设计功耗优化策略。

关键词： 低功耗   多阈值电压   时钟门控   电源门控   物理设计  

摘要： 得益于不断推陈出新的先进半导体工艺,以及设计流程日臻完善的电子设计自动化工具,使得当今数字集成电路能够一直朝着高复杂度、高性能、高集成度的方向迈进,但基于性能、功耗、面积三者之间折中的设计理念仍然适用。片上系统(So C)和系统级封装(SIP)芯片逐渐成为高端市场应用的主流,以满足人们能够及时处理海量信息的需求。近几年以移动、物联网、大数据、5G等为代表的新型半导体驱动力,更是对高性能、低功耗、小型化的数字集成电路产品有着严苛的要求。目前功耗问题依然突出,节能降耗是设计工程师提高芯片可靠性,延长芯片寿命,减少芯片测试和散热成本必须面对的长期课题。本文以新一代的高效视频编码标准(H.265/HEVC)芯片为研究对象。H.265拥有高效率的图像压缩和高质量的压缩性能,广泛应用于移动无线视频、高清视频广播等数字视频业务,具有很强的实用性。本文紧紧围绕低功耗技术,探讨了低功耗的重要性和有效降低功耗的设计方法。首先,依据半导体物理基本原理,分析了CMOS集成电路的动态功耗和静态功耗来源,并从多个级别就降低功耗的方法和优势展开了讨论。一些常见的低功耗技术在今天依然是降低功耗的关键所在,如多阈值电压技术,多电压技术,时钟门控技术和电源门控技术等。其次,基于多阈值电压,时钟门控,多电压和电源门控的物理综合策略,结合SAED32/28nm工艺库,使用业界主流的综合工具Design Compiler完成了从RTL代码到高质量网表的Two-pass综合过程。在此过程中,对比分析了各综合策略优化功耗的能力,并研究了为综合、物理实现、验证提供一致语义的统一电源格式(UPF)标准,以及对帧内预测模式选择模块采用UPF描述功耗意图的具体命令和方法。最后,基于物理综合得到的网表、UPF、以及设计约束等文件,使用Synopsys公司的IC Compiler完成从网表到GDSII格式版图文件的整个物理设计流程。主要包括芯片布局、电源网络规划、时钟树综合、布线、静态时序分析、物理验证等重要步骤。分析探讨了物理设计各步骤所面临的问题,并给出优化方法。通过融合多种低功耗技术以及多次迭代物理实现,本设计满足预期的各个性能指标。芯片工作频率为200MHz,面积为34884474um,功耗为195.67m W。静态和动态电压降均小于5%。

关键词： CMOS温度传感器   连续时间相控Σ-Δ调制器   温度补偿  

摘要： 在数字化需求日益增长的信息化时代,高稳定度频率源在电子通信技术和市场的高速发展下变得愈加重要,而石英晶体谐振器产生的频率源在稳定性方面具有明显优势。在工程实践中发现,当环境温度发生较大改变时,电子设备的频率源精确度受到影响,甚者导致设备故障,主要是由于石英晶体谐振器谐振频率会随温度的变化而改变,称此特性为频率温度特性,为了消除环境温度大范围变化对频率源精确度的影响,需要对石英晶体振荡器进行温度补偿,设计内部温度补偿网络产生相应的补偿电压来调节谐振频率,减小其谐振输出频率的偏移,从而改善其频率温度特性。论文针对石英晶体振荡器的温度补偿设计了高精度低功耗温度传感器。论文研究并设计了基于电阻的CMOS温度传感器,电路由感温模块、连续时间相控Σ-Δ模数转换电路组成。采用RC谐振滤波器作为温度感应电路,当输入信号频率为滤波器的工作频率时,温度的变化线性改变了电阻的阻值,进而产生与温度变化线性相关的相移。所设计的感温模块,在-45℃到85℃的测温范围内,产生的总相移为11°。研究了感温模块电路在工业温度范围内变化时的系统误差,分别为相移的非线性误差值0.035℃和系统电阻热噪声造成的温度误差0.216℃。使用连续时间相控Σ-Δ调制器对完成解调的相移模拟量进行数字转换,通过调制器特有的过采样技术和噪声整形技术,降低了带宽内量化噪声和其他噪声的功率。连续时间相控Σ-Δ调制器的设计包括在MATLAB和Verilog-A中两次行为级仿真,在MATLAB中完成了离散时间的噪声传递函数设计、调制器结构选择、非理想因素分析等工作,其信噪比为94.1dB;在Verilog-A中完成了离散时间调制器到连续时间调制的转换验证,其信噪比为89.8dB。完成了晶体管级电路设计,主要电路包括低电压带隙基准源、全差分两级运算放大器、恒定跨导放大器和比较器。电路采用1.2V的电源电压供电,在65nmCMOS工艺中完成后仿真,在-40℃-85℃的测温范围,5ms的转换时间内,温度传感器的温度误差可达到±0.25℃的精度,电路的功耗为0.096mW,芯片面积为1150μm?650μm,可应用在石英晶体振荡器频率基准的温度补偿中。

关键词： Java   线程   多线程技术   线程同步  

摘要： 作为应用率较高的下载方案,多线程下载技术将多线程优点充分发挥了出来,利用多线程基于相同时间下的下载请求,分割处理下载数据,各线程对应相应的下载内容,最后共同组成数据文件,由此可使下载效率得到显著的提升。多线程下载技术在多个下载器中有着广泛的运用,包括QQ旋风、迅雷等。该研究针对计算机Java多线程下载技术进行了分析,并开展实例分析,借助Runnable接口,对乌龟和兔子赛跑的过程、结局开展模拟研究。

关键词： 通信系统   电子电路   电路故障   获取技术  

摘要： 利用传统获取技术对船舶通信系统故障进行获取时,准确性较低。针对上述问题,提出1种基于神经网络的船舶通信系统低功耗电子电路故障准确获取技术。该技术主要分为3步:第一,构建BP神经网络结构;第二,确定电子电路故障学习样本;第三,训练学习样本,将样本输入到BP神经网络结构当中,获取电子电路故障。结果表明:本次研究的基于神经网络的故障获取技术比基于小波变换信号处理的电子电路故障获取技术和基于粒子群的电子电路故障获取技术的准确率分别提高了9%和13%。

关键词： 物联网   云服务   低功耗   气压传感器   车载信息服务  

摘要： 中国上海横跨多重电子应用领域、全球领先的半导体供应商意法半导体参展2018年世界移动大会（MWC）。围绕＂意法半导体,与智能同在＂的主题,意法半导体将展示其用于物联网连接与云服务、安全与工业、传感与数据处理以及智能驾驶方面的先进产品和解决方案。数据连接与云服务：M2M网络让越来越多的机器在封闭的系统内互相连接,而物联网则正通过智能云服务改进现有网络。

关键词： 社区金融   IOS   JSON   多线程   缓存  

摘要： 随着移动互联网的兴起和智能终端平台的普及,人们对移动理财的需求越来越大,然而市场上并没有一款简单易用、功能广泛的在线理财App产品。对此,文中基于"产学研"的需要提出社区金融App项目,完成基本UI的设计与实现,功能模块API的开发、分析前后端数据交互、JSON解析等。实验重点研究和解决了多线程和缓存框架的选取和代码实现的问题。首先分析了并发操作可能存在的问题,以及多线程技术是如何予以解决的,具体讨论了GCD框架的优势和工作原理;然后分析了缓存对App的重要性以及不同缓存策略的适用场景和工作流程;最后在实际项目中组合使用不同的缓存策略完成所需要的功能。阐述了未来开发的重点在于统一两大移动平台,并指出了未来App开发的重点在于混合App的开发。

关键词： 潜器   浮力调节系统   低功耗   控制策略  

摘要： 针对潜器浮力调节系统功耗较高、严重制约潜器续航里程的问题,以剖面浮标为例分析了潜器上浮和下潜的工作过程,发现了上浮过程功耗远大于下潜过程的现象,提出了一种上浮过程的低功耗控制策略。首先推导了柱塞泵额定转速运行时电机输出转矩与海水压强的函数关系式。采用Matlab/Simulink建立了无刷直流电机的速度闭环控制仿真模型,通过对仿真数据进行回归分析,分别获得了电机启动功耗和稳定运行功率关于输入转矩的关系式;然后在考虑海水密度随深度变化的条件下,推导出总功耗与调节次数的函数关系式。最后通过对总功耗函数进行数值求解,发现总功耗与调节次数呈非线性关系。计算结果表明4km潜器上浮过程调节16次时系统功耗最低,比传统调节一次时节约能量78.883J,理论上节约能量48.3%。