关键词： 并行加载   工控系统   多路复用   多线程   ARINC615A   加载效率  

摘要： 针对基于ARINC615A的软件加载常见的点对点和串行加载方式传输效率低且耗时长的缺点,根据ARINC615A协议在应用过程中的实际经验,按照ARINC615A协议的要求,提出一种IO多路复用结合多线程执行方式的软件并行加载技术架构。仿真结果表明:在相同的加载文件大小、网络环境和网络参数配置下,加载目标端设备数量每增加1,串行加载时的传输时间增长率在100%左右,并行加载的传输时间增长率小于1%,提高了控制软件加载的效率。并且该技术具有较高的可靠性和稳定性,满足软件适航的要求。

关键词： 南水北调   淮河水网   水库连通   隧洞   置换调水  

摘要： 文章基于隧洞连通等方式在淮河流域构建18个水库群,利用不同水库空置库容调蓄其他水库分流的洪水,提高局部地区蓄洪防灾能力和可调配水量。进而通过构建大型隧道、衔接隧道、运河等方式,将黄河以南单一线路的中线总干渠拓展为海河流域水网,实现长江黄河多线程连通,以及长江、淮河、黄河流域水资源的跨时空合理配置。

关键词： 射频能量采集   转换效率   低功耗   Villard   ADS   回波损耗   入射功率   输出电压  

摘要： 针对传统射频能量采集系统中RF-DC转换效率偏低的问题,文中设计了一种在入射功率为5~10 dBm范围内转换效率整体大于50%的低功耗射频能量采集系统。该方法在单阶Villard整流倍压电路结构的基础上将倍压阶数增加到七阶,有效提高了系统的输出电压和输出功率,从而提升了系统的转换效率。通过ADS射频软件对系统进行了总体设计与仿真,当回波损耗S 11参数满足设计要求后,将电路导入Altuim Designer中进行实物制作,在不同入射功率下测量系统负载电阻的输出电压,并计算得到对应功率下的整流转换效率。仿真结果与实验数据表明,系统在入射功率为5~10 dBm的范围内,整体整流转换效率可达50%以上,在10 dBm处得到最大转换效率为54.1%。与相同频点的射频能量采集系统相比,在设有同级别负载电阻和输入功率的条件下,文中所设计系统具有更高的输出电压,提升了RF-DC的转换效率。

关键词： 高速度   高精度   电压-时间混合域   锁存器   级间冗余技术  

摘要： 近年来,随着5G通信技术以及物联网技术的兴起,人们对高速、低功耗ADC的需求日益增长,对其性能要求也越来越高,传统SAR ADC结构为实现高转换速度需要以降低转换精度为代价,目前同时实现高速度和高精度仍是其设计难点。为实现高性能SARADC设计,本文基于电压-时间混合域量化结构,采用2bits/cycle技术,以锁存器为辅,有效减小单个比较周期所需时长。采用级间冗余技术,通过数字逻辑提供0.5位冗余并使第2级时间域的量化精度提升0.5位。本文基于TSMC65-nmCMOS工艺进行电路设计,最终实现1GS/s采样率、8.5比特量化位数、功耗为3.6m W、SNDR为49.89dB,Fo M为14.1 fJ/conv.-step的高速低功耗SAR ADC的设计。

关键词： FPGA   低功耗设计   时钟树优化   电源管理   资源分配   性能权衡  

摘要： 随着信息技术和数字电子产品的快速发展,低功耗设计已经成为现代FPGA设计的重要需求。本文对低功耗FPGA设计技术和实现策略进行了深入研究。首先,本文详细介绍了低功耗FPGA设计技术,包括时钟树优化与时钟门控技术、电源管理与电源域划分、低功耗设计的工艺选择等。然后,本文深入探讨了低功耗FPGA的实现策略,包括逻辑综合与布局布线优化、资源分配与复用策略、以及功耗与性能权衡分析。最后,本文对低功耗FPGA设计的发展和挑战进行了展望。本文的研究为FPGA设计者提供了一系列有效的低功耗设计技术和策略,有助于推动低功耗FPGA设计的研究和应用。

关键词： 蓝牙   MEMS加速度   低功耗   数据处理  

摘要： MEMS是微机电系统的简称,MEMS加速度芯片用于测量加速度。处理器芯片通过加速度测量值,可以计算出运动速度、方向角、振动等信息。蓝牙技术经过20余年发展已迭代了5代,从早期单一的外围通讯芯片应用,拓展到片上系统芯片场景,尤其从第四代蓝牙技术开始,其演进了低功耗特性。通过对MEMS加速度芯片、蓝牙技术的研究,基于蓝牙片上系统芯片,设计一种无需额外处理器芯片的低功耗蓝牙MEMS振动传感器,具有低成本、低功耗、小型化的特点。基于片上系统的处理能力,结合应用场景需求,对加速度测量值建立数据处理模型,并通过蓝牙网关实现数据汇聚、平台展示,可以形成面向场景的智能化应用。

关键词： 智能防溜器具箱   防溜器具   智能铁鞋   紧固器   低功耗  

摘要： 调车作业安全是车务系统的安全防范重点,也是惯性事故、违章频发的“重灾区”,其中因为防溜问题直接导致的事故每年来层出不穷。作为日常安全卡控的重点,近年来智能铁鞋,智能紧固器都已应运而生,而针对这些智能防溜器具有效可靠的出入箱管理,充电等功能的防溜器具箱仍然存在很多问题。并且受室外环境影响,一般的智能防溜器具箱无法应用推广。故研发一款基于严寒天气下的低功耗防溜器具箱具成为智能防溜系统推广应用的关键。

关键词： 输变电   设备状态监测   无线传感网   数字化转型   感知网络   电池供电   自取电   低功耗  

摘要： 电网数字化转型必须依托高效、可靠的电力设备状态感知网络。随着电网规模持续扩大,设备状态感知装置大幅增加,有线传感网部署困难、成本高的问题日益凸显;采用电池供电或自取电的低功耗无线传感网具备适用面广、灵活经济的特点,是实现设备状态数字化感知的重要基础。

关键词： 城市井盖   智能监控系统   低功耗   NB-IoT技术   OTA技术  

摘要： 针对智慧城市建设中城市排水管网各类井盖出现的安全隐患问题及管理难等弊端,提出并实现了基于NB-IoT和OTA的云上智能井盖监控系统。硬件上选用国产低功耗蓝牙芯片HS6621进行电路设计,采集井盖的位置、姿态和井下水位、溢水等信息,通过NB-IoT模块上报云平台;软件上采用微服务技术架构,将井盖的实时监测及日常维护管理等任务分解到不同的服务中,并利用OTA空中下载技术完成终端固件远程升级;经测试,终端硬件整机功耗为98.25μA,符合低功耗设计要求,终端可正常上报监测数据并及时触发报警,能达到实时监控效果;通过管理软件进行工单派发、任务验收和固件升级等日常管理,可降低终端维护成本,有效提高城市智能化管理水平,改善落后的管理方式。

关键词： 加速器   卷积神经网络   现场可编程门阵列   数据流水技术   软硬件协同  

摘要： 近年来,卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)在目标检测、场景分割、图片分类等领域的应用中取得了举世瞩目的成绩,然而随着应用对精度要求的不断提升、模型参数量不断增加、所需计算量不断增大,这使得在“边”“端”侧资源有限的平台上部署低延时应用极具挑战.虽然采用GPU可以完成CNN模型加速计算的理论验证,但受限于GPU定制改造成本以及其自身功耗,无法在实际低功耗系统中应用.相比而言,作为低功耗高性能系统,FPGA平台具备高性能计算能力以及硬件可重构的特点,适于完成CNN加速.当前利用FPGA可重构性的定制计算技术虽然可整合加速器以应对多变的CNN应用场景,调整加速器结构以适配应用计算保证功耗效率.然而,现有卷积神经网络FPGA加速器的瓶颈在于卷积神经网络算法适配性不佳,由此会导致计算间隙大、时延浪费、计算资源使用率低的问题.本文针对CNN算法因局部参数共享所导致的计算密集的特点,重新组织数据流结构以适应并行运算.针对资源有限制的FPGA板卡,本文自底向上定制了矩阵乘法、卷积计算、池化计算等单元,最终组成Ultra加速器(Ultra Accelerator,UltraAcc);同时,本文设计了评估模型进行超参数调优,从底层单元到计算层单元再到整个计算链都做了对存储资源、计算资源、运行时延的评估,再配合神经网络训练的精度,从而实现在软件硬件两个方面平衡优化整个应用系统.Ultra加速器在Ultra96板卡上平均吞吐量可以达到126.72 GOPs,是IEEE/ACM DAC-SDC’19冠军方法的5.47倍.采用Ultra加速器本团队参与了DAC-SDC’20低功耗目标检测的比赛,最终以精度IoU 0.65、速度FPS 212.73、消耗能量1.64kJ夺得2020年该赛项冠军.