关键词： 超宽带   脉冲雷达   低功耗   穿透探测  

摘要： 超宽带(Ultra-Wide Band,UWB)技术在短距离高速无线通信、探地雷达、穿墙成像和医疗成像等领域具有广泛应用。其中超宽带脉冲雷达系统在无线感知、非接触式医疗监测和物体的速度与位置探测等领域具有独特的优势,并且相比于传统的连续波雷达具有更强的多径分辨能力,更高的定位精度和更低的功耗。目前,结合CMOS工艺低成本和低功耗特性,单片脉冲雷达系统的研究主要集中于短距离室内定位和姿态识别等应用。然而,为实现穿透探测应用,需要保证一定的输出功率,势必造成系统功耗的增加,CMOS工艺低功耗的优势也将不复存在。其中,窄脉冲波形产生电路和超宽带功率放大器作为超宽带脉冲雷达发射前端系统的关键模块,对其功耗和性能进行研究具有重要意义。论文首先对超宽带脉冲雷达系统的国内外研究现状和发展趋势进行介绍。然后阐述了超宽带脉冲雷达系统整体架构和工作原理,以及目前单片超宽带脉冲雷达系统广泛采用的等效时间采样的量化方法。对比分析了常用超宽带脉冲波形的时域波形、频谱图和电路实现方式,创新性地提出了全数字化超宽带脉冲产生逻辑,能够显著降低电路的复杂度、功耗和面积。同时,针对功率放大器功耗较大的缺点,结合超宽带脉冲雷达工作原理,对功率放大器引入新型的开关控制逻辑,在不影响功率放大器性能条件下,使其只在脉冲发射时间内导通,显著降低整体系统平均功耗。本文首先采用TSMC 65nm 1P9M 1.2V标准CMOS工艺实现了3-10GHz超宽带脉冲雷达发射前端。前仿真结果表明:中心频率能够实现3-10GHz调节范围,脉冲宽度0.4-1.2ns可调节,在4GHz载频处实现1.6GHz的信号带宽和7.78dBm的瞬态发射功率,在10MHz重频周期下,其功耗为55.24mW。由于寄生效应、引线电感和PCB的影响,测试结果表明:中心频率能够实现3-6GHz调节范围,脉冲宽度0.67-1.2ns可调节,在4GHz载频处实现1.7GHz的信号带宽和3.05dBm的瞬态发射功率。针对穿透探测尤其是穿墙探测应用,基于TSMC 65nm 1P9M 1.2V标准CMOS工艺实现了4-6GHz超宽带脉冲雷达发射前端。引入脉冲数目选择逻辑和针对功率放大器功耗优化的开关逻辑。前仿真结果表明:中心频率能够实现3-8.5GHz调节范围,脉冲宽度0.117-1.2ns可调,信号带宽为1.13-4.31GHz,在5.8GHz处实现最大18.46dBm的瞬态发射功率,在10MHz重频周期下,其功耗最低为51.7mW。测试结果表明:中心频率能够实现3-5.7GHz调节范围,脉冲宽度0.28-1.2ns可调,信号带宽为1.05-4.55GHz,在5.698GHz处实现最大17.46dBm的瞬态发射功率。

关键词： 组相联   CRC校验   Cache机制   MCU   低功耗   仿真验证  

摘要： 在半导体行业迅速发展的支持下,近年来集成电路行业得到国家和社会的广泛关注,物联网、智能化和大数据的发展促使MCU迅速走进千家万户,在社会公共生活中扮演着不可或缺的角色,与此同时却需要MCU具有越来越高的性能,越来越小的面积以及越来越低的功耗,这看似对立却又统一的要求使功耗成为备受关注和重点研究的对象。本文依托于使用ARM Cortex-M0+内核的低功耗MCU,设计了一款使用多路组相联映射模式Cache的存储系统,采用Keil+VCS软硬件协同仿真验证平台对整个设计进行功能验证。本设计中Cache和Flash控制器作为存储系统的核心部件,是本设计重点研究的部分。Cache的设计在综合考虑多种因素后,采用四路组相联、16字/行映射模式、随机替换策略、混合Cache的设计方案。Flash控制器部分的设计不仅增加了支持片外Flash单路/多路加载模式切换控制的功能,而且还增加了CRC程序校验。前一功能的增加在内核访问Cache缺失时选择四路加载模式可大大减少内核的等待时间,其可开/关的自主选择控制也增加了功能的灵活性。CRC程序校验采取五次加载失败自动重启机制,可以有效地保证程序加载的可靠性,减少程序加载错误而导致的程序运行错误的发生,而且此功能逻辑控制简单,只采用首尾位校验的方法,在MCU的功耗和面积上带来的代价几乎可以忽略不计。本文所设计的存储系统直接挂接在低功耗MCU通用型架构的AHB高速总线上,在全速运行模式下,该设计与改进前在存储系统设计部分使用128kB大容量SRAM的MCU相比,相同的评估环境下其整体功耗可降低84.89%,单从存储系统部分比较其功耗可降低74.50%,这也可以充分的表明除却面积的因素,使用128kB大容量的SRAM则需要系统牺牲巨大的功耗。本设计采用四块512B小容量(2kB)的SRAM构成Cache的存储部分,四路组相联策略中增加局部导通的控制,每次有效访问只导通命中的那一块SRAM,相比于每次访问128kB的SRAM全部导通而言,更是取得动态功耗降低95%左右的改进效果。

关键词： 低功耗蓝牙   Nordic   智能机器人   STEAM  

摘要： Nordic Semiconductor宣布全球STEAM教育解决方案提供商童心制物选择使用Nordic的nRF52832低功耗蓝牙(Bluetooth Low Energy/Bluetooth LE)系统级芯片(SoC),为其童小点(mTiny)互连机器人和点控笔提供无线连接。童小点是一款无屏幕的逻辑思维启蒙机器人,使用点控笔、连接的机器人和互动地图来操作,设计用于帮助四岁及以上的孩童学习基本的编程思维,进行多感官沟

关键词： 高性能计算芯片   物理设计   多位触发器   时钟树   低功耗  

摘要： 高性能计算HPC(High Performance Computing)芯片是大型服务器和超级计算机等的关键组成部分,其对性能和功耗有着很高的要求。物理设计直接影响到芯片最终性能,因此HPC芯片的物理设计十分关键。本文将基于台积电16nm Fin FET工艺完成一款HPC芯片的物理设计,提出了结合多位触发器和多源时钟树综合的优化方法。本文给出了高性能计算芯片物理设计中结合触发器布局和时钟树综合来共同优化提高设计质量的方法,主要工作有以下几个方面:(1)研究了模块的布局方法,提出了基于负时间裕量的触发器合并方法,分别采用多位触发器和一位触发器来布局HPC芯片核心运算子模块,对比实验结果发现基于负时间裕量的触发器合并在牺牲了1.5%的时钟偏差下降低了3.23%的功耗,并使得整个运算模块功耗降低了3.90%。(2)提出了基于二级并行驱动缓冲器的多源时钟树综合方法,并结合前文提出的多位触发器方法对HPC芯片的DDR4 PHY模块进行优化实验对比,实验结果表明,相比传统物理设计方法,结合多位触发器和多源时钟树的优化方法降低了17.24%的功耗且有效提高了时钟树质量。(3)采用本文提出的优化方法完成HPC芯片的物理设计,结果表明可以降低5.88%的功耗,并达到了设计目标。该HPC芯片即将量产。

关键词： 静态随机存储器   优化设计   对称结构   单端写入   单端读出  

摘要： 随着集成电路设计的不断发展，半导体存储器(Semi-Conductor Memory)已经成为了集成电路设计的主流。在集成电路设计中，存储单元是集成电路中密度最大的模块，占了其中的8成以上，是集成电路中一个非常重要的部分。一直以来，关于存储单元设计一项可以说是走在了固态电子电路设计制造的前沿。其中，静态随机存取存储器是所有存储器里面访问速度最快的，科学家们从未停止过对它的研究。　　低功耗SRAM（Static Random Access Memory，静态随机存储器）的优化与设计对整个集成电路的发展具有非常重要的意义。本文主要针对SRAM的整体结构、存储单元、外围电路进行了研究分析，提出了一款低功耗SRAM的优化设计。本文完成的主要工作如下:　　(1)本文针对4T2R存储单元、6T存储单元、8T存储单元等主流存储单元的缺点，通过优化设计、仿真模拟并绘制版图，基于40纳米工艺优化出一款10T存储单元。本文的10T存储单元有别于传统6T存储单元的对称结构，采用了单端写入，单端读出的结构，并且可以在低电压环境下稳定工作，能极大降低整个电路的功耗。　　(2)在完成了10T存储单元的优化设计后，本文还相应地做了一系列验证，确保其工作电压达到设计要求且工作状态稳定。本文的10T存储单元晶体管尺寸如下:Width（晶体管的宽度尺寸）值为0.12um，Length（晶体管的沟道长度尺寸）等于0.04um，工作电压可以降到0.4V。　　(3)在完成存储单元部分的优化设计后，本文还为其优化了SRAM外围模块:包括灵敏放大器，译码器以及时序控制模块的内部触发器。　　(4)最后本文还给出了整个SRAM的版图图形，并对整个SRAM进行了功能验证。最后得出，本文的SRAM设计能够在0.4V的低电压环境下进行稳定的读写操作，且相应的动态功耗为0.423uW、静态功耗为0.0398uW，完成了本文所想要达到的低功耗SRAM这一设计目标，并且为优化后的SRAM能实际交付生产使用做准备。

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： Dialog   静态电流   全集成   IoT   低功耗   应用   半导体公司   IC技术  

摘要： 近日,Dialog半导体公司宣布,推出首个针对物联网（IoT）应用的完全集成的纳安级静态电流PMIC系列一DA9070和DA9073.该最新且更强大的PMIC系列建立在Dialog第一代纳安级静态电流PMIC系列的成功基础之上,进一步彰显了Dialog突破其PMIC技术界限,提升低功耗IoT应用的性能.

关键词： 低功耗广域物联网   LoRa技术   MIMO   天线选择   全双工  

摘要： 针对新型低功耗广域物联网技术进行研究,提出一种基于天线选择的低功耗广域物联网全双工算法.首先,该算法将新型多输入多输出(MIMO)天线选择技术引入低功耗广域物联网LoRa技术中,利用MIMO的天线选择优势,在显著提升低功耗广域物联网传输可靠性的同时降低了系统算法及硬件复杂度.本研究提出的基于MIMO物联网天线选择技术的全双工低功耗广域物联网算法,可进一步增强系统可靠性和容量.