关键词： 微动开关   工业自动化控制系统   生产效率   设备寿命   低功耗  

摘要： 本研究着重于微动开关在工业自动化控制系统中的应用。微动开关是能够承受微小位移并产生开关控制动作的一种高精度开关,其稳定的工作性能和可靠的动作精度在工业自动化领域得到了广泛应用。研究以实证分析法为主,对多种工业自动化控制系统中的微动开关进行应用研究,如机械设备自动化控制、温度控制系统、电力设施自动化控制等。结果 显示,微动开关在工业自动化上的应用不仅可以减少人力成本,提高生产效率,同时通过精准控制可以显著提和处理进度,提高设备使用寿命。此外,研究发现微动开关尤其在小型化、低功耗、高性能的设备控制系统中有更广泛的应用空间。总结来看,微动开关在工业自动化控制系统中的应用研究对于提高工厂生产自动化程度,提升工效有极大裨益,同时对于研发更高效、智能的自动化设备提供了有力参考。

关键词： 广义熵   低功耗通信   通信冲突   数据包丢失检测   Adam优化算法  

摘要： 文章提出基于广义熵的周期性低功耗通信冲突数据包丢失检测方法,有效地描述通信系统中的随机性和模糊性,为数据包丢失检测提供更为全面和准确的信息。通过比较联合通信冲突概率与阈值的大小,判断周期性低功耗通信数据是否存在冲突;当检测到通信冲突时,从流表信息中提取与数据包丢失相关的关键特征,将其输入已训练的DNN模型中,实现周期性低功耗通信冲突数据包的丢失检测。实验结果表明:该方法能够在低功耗通信场景中实现快速而准确的数据包丢失检测;当广义熵值为7时,检测效果最好;该方法能够提取与数据包丢失相关的目的IP地址、端口号和数据包大小等关键特征。

关键词： 处理器安全   漏洞挖掘与利用   动态电压频率调节   故障注入攻击   隐藏通道攻击  

摘要： 低功耗是现代处理器设计的重要目标之一,为了降低功耗,现代处理器广泛应用了动态电压频率调节(dynamic voltage and frequency scaling,DVFS)技术.本文聚焦DVFS技术的安全性开展研究工作,发现主流处理器的DVFS单元在电压和频率管理方面存在安全缺陷,由此造成3个硬件漏洞:通用处理器的低电压故障注入漏洞、图形处理器(graphics processing unit,GPU)的低电压故障注入漏洞和通用处理器的频率隐藏通道漏洞.基于此,提出软件控制的低电压故障注入攻击和频率隐藏通道攻击两种新的攻击方法,整个攻击过程完全使用软件实现但是不利用任何软件漏洞.通过4个攻击实例验证了所提出的方法的有效性,实现了攻破主流可信执行环境ARM TrustZone和Intel软件防护扩展(software guard extensions,SGX)、使GPU上的人工智能模型失效以及构建数据秘密传送通道等目标.本文分别从硬件和软件两个角度提出防御措施,可助力处理器设计人员设计新一代安全低功耗技术.

关键词： 低压差线性稳压器   混合阈值反相器   快速瞬态响应   低静态电流  

摘要： 无片外电容低压差线性稳压器(Low-Dropout Regulator,LDO)具有输出纹波小、集成度高等优势。为了克服仅将运算放大器作为误差放大器(Error Amplifier,EA)时LDO瞬态响应较慢的问题,可在运算放大器后级联多级反相器并增加输出反馈电容来改善EA的响应速度。但是当多级反相器仅采用标准阈值电压晶体管时,该EA方案中的静态功耗较高且在瞬态响应期间晶体管容易进线性区。本文提出一种采用混合阈值两级反相器的无片外电容LDO结构,通过在末级反相器中采用高阈值电压晶体管替代相同尺寸的标准阈值晶体管,能够将静态电流降低75%的同时仅损失约20%的瞬态响应性能。此外,设计中还加入了阈值电压修调(Threshold Voltage Modulation,TVM)模块,避免高阈值电压晶体管在瞬态响应过程中关断。本文采用SMIC 55nmCMOS工艺对提出的LDO设计进行了仿真。结果表明,该LDO设计在输入、输出电压分别为1.2 V和1.1 V时,整体静态电流仅10μA,实现了低功耗性能。当负载电流在30 ns内发生了20 mA的跳变时,其输出上冲电压为36 mV,恢复时间为36 ns。此外,该LDO的线性和负载调整率分别为0.17 mV/V和0.2μV/mA,低频时电源抑制比为-98 dB。

关键词： WSN   k-means均值聚类算法   低功耗路由   最低功耗传输路径   Dijkstra算法   能耗均衡  

摘要： 为提高无线传感器网络(WSN)中传感器节点的能量利用率以延长传感器网络的生命周期,提出基于k-means聚类的WSN低功耗路由算法。先按照距离乘积最大规则选取聚类初始簇中心,并在k-means算法迭代过程中引入能耗因子来优化k-means的分簇效果,降低基站附近节点的能耗和簇内的数据传输能耗;再使用Dijkstra算法搜寻簇首和基站间的最低功耗传输路径,以降低簇首能耗。仿真结果表明,该算法提高了网络的能量利用率,有效延长了网络的生命周期,使首个死亡节点延后出现,对WSN实现了更好的优化。

关键词： 现场可编程门阵列   无线传感   Powerlink   高速传输   低功耗  

摘要： 针对目前箭载无线传感器网络数据可靠采集与能源消耗间的矛盾,在研究Powerlink工业以太网特点的基础上,设计了多路采集的低功耗箭载监控系统。该系统将Powerlink网络搭载在现场可编程门阵列(FPGA)硬件平台,通过修改硬件参数,将Microblaze软核重新配置并规划FPGA片上资源,实现数据高速传输;采用实时时钟芯片DS1306部署多个自定义触发中断作为主节点唤醒标志信号,在保证系统可靠性的情况下,实现系统功耗动态管理。搭建实验平台对监控系统进行测试。实验结果表明:系统数据采集无误码,平均通信周期450μs,最大偏移量仅为25μs,启用功耗管理模块后,系统功耗降低54.6%,在一定程度上,可以改善传统传感网络在箭载监控过程中的局限性。

关键词： BLE   欺骗攻击   射频指纹   异常检测   DeepSVDD  

摘要： 针对现有低功耗蓝牙(BLE)欺骗攻击检测技术准确率低的问题,提出了一种基于异常指纹的BLE欺骗攻击检测技术,将攻击者的射频指纹作为异常数据,把欺骗攻击检测建模为异常检测问题;设计了一种基于深度支持向量描述(Deep Support Vector Data Description,DeepSVDD)的异常指纹检测模型——RFFAD_DeepSVDD,并使用残差单元构建网络模型,有效缓解了机器学习异常检测算法非线性特征提取不足的问题。采用预训练自编码器获取最优初始化参数,极大增强了模型边界决策能力。在异常检测实验中,该模型准确率达到95.47%,相比基于机器学习的异常检测模型平均提升8.92%;在欺骗攻击检测实验中,该方法相比现有欺骗攻击检测技术在攻击节点运动与静止状态下均表现出更好的性能,能够准确检测并识别出中间人攻击、冒充攻击、重连接欺骗攻击3种欺骗攻击。

关键词： 低功耗设计   SOC   功耗估计   功耗优化  

摘要： 随着电子设备和互联网服务需求的日益增长,集成电路和芯片设计技术不断进步.然而,系统复杂性和多样性的增加导致了芯片功耗问题,这不仅影响了制造成本,还可能引发可靠性问题.基于此,本文首先介绍了低功耗芯片的背景和需求,以及其应用领域;其次详细阐述了低功耗芯片的发展现状和SoC概念,并梳理了芯片的发展历史;再次对低功耗设计的仿真实验及其相关评估指标进行了分析讨论;最后对低功耗芯片的未来发展进行了展望.

关键词： 双目视觉   立体匹配   三维重建   工件测量  

摘要： 针对传统检测手段难以深入工件内部、检测效率低等问题，提出了一种基于多线程半全局立体匹配（Semi-Global Stereo Matching，SGBM）的工件内部检测方法。该方法首先采用张正友标定算法获取双目内窥镜相机内外参数，通过双目内窥镜采集工件内部图像，并对采集图像进行畸变校正与极线校正；其次，利用区域叠加分割策略结合多线程技术改进SGBM算法，提高算法运行速度，获取视差图并转换为深度图，结合矫正后的采集图像生成三维彩色点云;利用双目视觉原理计算采集图像中各点在世界坐标系下的坐标，提出在系统自标定面积测量法，结合空间欧式距离计算实现对工件内部结构的三维测量。实验结果表明，所提出的方法在工件内部检测中取得了良好的效果，重建出的三维点云结构清晰，改进后的SGBM算法处理速度提高约30%，欧式距离测量相对误差小于3%，区域面积测量相对误差小于1.5%，满足工件内部检测需求。

关键词： 带隙基准   无运放   低功耗   低温漂   曲线校正  

摘要： 为了解决传统带隙基准电路使用运放钳位造成功耗过大的问题，基于SMIC 0.18 μm CMOS工艺，在传统Brokaw结构的基础上，设计了一种低功耗低温漂无运放带隙基准电路。为了减少输出电压的温度漂移，设计一种曲线校正电路，从一阶带隙基准电路中抽取正温电流与负温电流，以减小输出基准电压随温度变化产生的温度漂移，在较宽的温度范围内实现较低的温度系数。仿真结果表明，在-40～130℃温度范围内，3.3 V电源电压下，带隙基准输出电压为1.214 V，温度系数为2.76×10-6/℃，电源抑制比为-69dB@DC，带隙基准整体电路静态电流为4.7 μA，其中曲线校正电路仅消耗0.05 μA静态电流，使温度系数下降了64.93%。