关键词： 异步   唤醒   接口   低功耗   电源域   电源关断  

摘要： 芯片设计中,为了降低芯片功耗,会将芯片划分为多个电源域。在芯片进入低功耗模式时,将不工作的电源域掉电,仅保留必须的电源域带电,达到降低芯片功耗的目的。芯片进入低功耗模式后,主机要和芯片通信,需要先将芯片退出低功耗模式,然后才能正常通信。I2C作为主机和芯片间常用的通信的接口,是一种常用的芯片退低功耗模式唤醒源。常用的I2C唤醒电路中,采用同步电路方式,需要额外的一个高频时钟,用来采样SDA和SCL信号,识别到I2C的起始信号后,唤醒芯片。这种同步唤醒电路,高频采样时钟在低功耗模式期间需要一直工作,增加了唤醒电路的功耗,同时由于只检测START信号,会存在误唤醒的情况。本文介绍了一种I2C异步唤醒电路,该电路不需要高频时钟,也可避免误唤醒的发生。

关键词： 2K1000   MIPS   中断嵌套   多任务   优先级   实时性  

摘要： 2K1000是龙芯推出面向工业控制与终端等领域的低功耗通用处理器,基于MIPS架构,采用双GS264内核。2K1000内部中断控制器不支持中断嵌套,对于多任务、高实时性要求的应用场景不利于快速响应高优先级任务。针对该问题提出一种方法,通过软件控制中断路由以及中断现场的保护和恢复,可在2K1000上实现中断优先级扩展和多级嵌套,该方法可应用于裸机系统且比操作系统具有更好的实时性,便于移植与扩展。

关键词： WAVEMESH自组网   实时传输   矿压监测   STM32单片机   低功耗   压力突变捕捉  

摘要： 通过调研目前在用的煤矿无线顶板压力传感器现场使用情况,发现传感器普遍存在着电路功耗大,电池使用寿命过短,井下采煤工作面工况复杂,导致无线网络不稳定、数据丢失的情况,以及存在着都是定时回传数据、支架压力突变时的数据无法捕捉到的问题。设计了一种基于WAVEMESH自组网的煤矿无线矿压传感器,本传感器采用STM32单片机为主控单元,采用接力型自组网传输方式,可对采煤工作面支架前柱、后柱、前探梁等三路压力进行实时采集、现场显示以及数据实时传输,将井下矿压数据实时在地面监控机房上位机显示,在井下工作面工况环境不好时可定时存储传感器数据,待网络恢复后再将数据上传。本传感器具有功耗低、电池待机时间长、网络健壮性强、可捕捉压力突变数据、数据采集精度高等特点,在多座煤矿井下现场应用后,使用效果良好。

关键词： 嵌入式电子系统   低功耗技术   设备性能   低功耗策略   改善效果  

摘要： 嵌入式电子系统广泛应用于各类设备和产品中,其能耗问题受到了广泛关注。本文将重点研究和探讨新的低功耗技术策略,并进一步探索其在系统性能和电池寿命方面的影响。通过该研究,可以更好地应用低功耗技术,进一步改善嵌入式电子系统的能耗问题。低功耗策略在嵌入式电子系统中的应用至关重要。它不仅能有效减轻系统的热量分散问题,确保设备稳定运行,还能实现灵活的功耗管理。通过根据实际需求动态调整系统功耗水平,低功耗策略在满足系统性能要求的同时,尽可能降低能耗。在电池供电的嵌入式系统中,低功耗策略尤为关键,能显著延长电池使用时间,提高能源利用效率。因此,低功耗策略的应用可以显著提升嵌入式电子系统的性能和寿命。它能够优化系统设计,减少功耗,并改善系统的稳定性和可靠性。低功耗策略还能够实现灵活的功耗管理,提高能源利用效率。对于嵌入式电子系统而言,采用适当的低功耗策略是至关重要的。

关键词： UHF RFID   低功耗   CMOS处理   温度传感器   感应识别   传感装置接入  

摘要： 当前的低功耗CMOS温度传感器振荡装置接入多为单一接入,形式较为简单,传感的速度较慢,导致温度感应误差增加,为此提出对集成于UHF RFID的低功耗CMOS温度传感器设计。根据当前需求,先设计感温单元,并以环形的方式,提升传感的速度,建立环形振荡装置。以此为基础,接入UHF RFID分频装置,并采用CFC联仿稳定处理的方式来实现温度传感器设计。测试结果表明:相较于S型电磁超材料温度传感器、FinFET器件结构高精度温度传感器,此次的集成UHF RFID低功耗CMOS温度传感器最终得出的温度感应误差相对较小,这说明本次在UHF RFID的辅助下,设计的低功耗CMOS温度传感器覆盖范围大,对应的温度传感效率得到了进一步提高,具有实际的应用价值和验证意义。

关键词： 物联网   低功耗广域网   冲突解码   弱信号   跨协议通信   网络系统   网络协议  

摘要： 物联网的快速发展催生了大量新型的应用模式和互联生态,推动了产业数字化和智能化发展.物联网通过连接传感器、可穿戴设备、智能表计等低数据率、低功耗终端,赋予大量普通设备计算和联网的能力.随着应用场景和系统规模的扩展,传统无线技术难以适应物联网大规模、低功耗、远距离的设备组网要求.如何降低设备接入门槛、实现设备低功耗远距离连接,是当前物联网面临的重要挑战.LoRa(Long Range)作为一种代表性的低功耗广域网技术,有效解决了低功耗设备远距离连接问题,已成为物联网的核心支撑技术.然而LoRa在规模化应用中仍面临以下三方面重要挑战:(1)大规模连接场景高并发传输导致信号冲突,设备并发接入困难;(2)远距离无线链路信号衰减剧烈,弱信号可靠传输困难;(3)物联网共享信道异构协议干扰问题突出,广域异构共存困难.本文概述了现阶段低功耗广域物联网技术研究进展,重点阐述现有技术在实际应用场景中面临的三方面研究挑战及对应的技术方案.针对高并发冲突问题,现有研究提出冲突避免和并发解码方法;针对弱信号问题,现有研究在弱信号增强传输和接收端解码优化两个方面展开探索;针对异构协议竞争问题,现有研究设计了多种设计跨协议通信机制.本文综述了LoRa低功耗广域网最新相关研究,分析现有工作的创新点和局限性,并指出了低功耗广域网未来研究和发展的方向.

关键词： 光纤引光   隧道调光   超低能耗  

摘要： 针对高速隧道白天出入口段视觉适应性安全需求与照明高能耗的矛盾问题,文章阐述了隧道调光系统的发展历程,基于太阳光的清洁安全和隧道洞口内外亮度变化的自适应性原则对单灯珠隧道光纤引光照明系统展开搭建和测试分析研究,试验得出:当洞外的照度为84 367.66 lx、色温为5 100时,洞内的引光单灯珠亮度可达到6 866 261.50 lx,而洞内常规的LED单灯照度为1 180 999.00 lx,这表明隧道单光纤照明灯珠相当于6个常规LED灯珠的照明效果。基于此,研究创新性地提出了采用超低功耗隧道光纤引光照明系统来补充现有调光系统的照明新方案,以下田隧道工程模型为依托,通过Dialux软件模拟多元照明调光布设系统,得到隧道壁两侧安装各10个引光灯可满足隧道入口段行车照明需求,有效解决了隧道调光照明高能耗的难题。

关键词： 可穿戴   心电监测   低功耗   心电去噪   蓝牙   变分模态分解   非局部均值   离散小波变换  

摘要： 日常心电监测对预防心血管病具有重要意义,但医用心电监测系统成本高、操作复杂且不适用于居家心电监测,可穿戴设备忽视了噪声干扰问题,难以利用采集信号来分析诊断病情。文中设计了一种低功耗可穿戴式心电监测系统,该系统由电源管理模块、心电采集模块、数据处理模块和延时开关模块4部分组成,通过BMD101芯片采集人体心电信号,使用低功耗蓝牙芯片nrf52832将心电数据发送到移动端。针对信号中易引入的肌电干扰噪声问题,文中提出了基于变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD)的去噪算法,利用非局部均值(Non-Local Mean,NLM)滤除心电信号中低频模态的噪声,离散小波(Discrete Wavelet Transform,DWT)阈值去噪算法消除心电信号的高频模态噪声,重构后的信号质量明显提高。实验结果证明,所提算法具有成本低、易便携和使用方便等特点,能够获取高质量的心电信号,满足用户的长程监测需求,解决了日常不方便监测心电和心电信号获取质量低的问题。

关键词： 二维材料   负电容晶体管   狄拉克源晶体管   超低功耗   亚阈值摆幅  

摘要： 由于电子/空穴随能量的分布受玻尔兹曼限制,场效应晶体管在室温下的亚阈值摆幅(SS)无法低于60 mV·dec^(-1),这使得晶体管的功耗无法进一步减小.而狄拉克源晶体管和负电容晶体管分别通过不同的方式实现了低于60 mV·dec^(-1)的陡峭SS,为降低晶体管功耗提供了新的途径.该文首次在实验上将两个物理过程结合起来,实现了带狄拉克源端的超低功耗负电容晶体管.所制备的器件实现了低于60 mV·dec^(-1)的陡峭SS,开态电流能够达到10μA量级,关态电流低于0.1 pA,整体的电流开关比超过8个数量级,器件的栅极电容匹配良好且回滞可忽略.该工作为超低功耗电子器件领域提供了新的可能.

关键词： WDT定时器   异步电路   低功耗电路  

摘要： 看门狗定时器(WDT)已成为当前MCU系统中不可缺少的一部分。但随着MCU系统功能的增加,对于传统的WDT,由于其不能对异步驱动时钟进行处理或不能在低功耗模式下(系统时钟及外设时钟停止)运行,已经不适用于部分功能复杂的MCU。设计的WDT定时器对异步输入时钟及其衍生信号进行了优化,从而使其可由同步或异步时钟进行驱动,并能在低功耗模式下运行。