嵌入式系统CMOS电路节能设计

利用蒙特卡洛理论分析CMOS电路无时延和有时延电路平均功耗间的关系,估计时延功耗平均值,然后将电源电压转换时间设置为给定的常数,电源单体任务调度依据电压下降的顺序进行调整,减少了电源电压转换次数,从而降低动态能耗和电压转换过程中的能耗,并以此为依据设计了基于蒙特卡洛的嵌入式系统CMOS电路节能模型.实验结果表明,该模型可以有效降低嵌入式系统CMOS的电路能耗,获得理想的节能效果.     

采用电容耦合的能量回收电路

为了提高能量回收电路的效率,提出了能量回收电容耦合逻辑电路。该电路的非绝热损失与门的复杂度和负载均无关,其大小只决定于电路中逻辑门的数目。利用电容耦合,而不是开关逻辑网络进行逻辑求值,相对减小了导通电阻和绝热损失。该电路在电路形式上降低了功耗,在结构设计中,采取阈值逻辑结构,使功耗和性能优化。基于TSMC0.35μm工艺,设计了4位加法器,并和4位的2N-2N2P加法器、静态CMOS加法器进行比较。Hspice仿真表明:该电路电路功耗只有2N-2N2P的46%,静态CMOS的20%~31%。该电路与传统的CMOS电路比较,能耗大大降低。     

CMOS电路内结点桥接故障的动态IDDQ可测性研究

采用了动态IDDQ测试方法来探讨静态CMOS电路桥接故障的可测性,详细证明了静态CMOS电路任意桥接故障都是动态IDDQ测试可测的     

采用自举技术的不完全绝热电路

为了大规模集成电路的低能耗应用,提出了一种不完全绝热电路——自举能量回收逻辑电路(bootstrapenergyrecoverylogic,BERL)。该电路采用二相无交叠功率时钟。由于采用自举技术,使负载的冲放电过程不会产生非绝热损失,并且输出开关的导通电阻变小,使绝热损失降低。为了比较BERL电路与静态CMOS电路及PAL-2n绝热电路的能耗,设计了反相器链电路。Hspice软件仿真结果表明,BERL电路的工作频率可以超过400MHz。在10～100MHz下,BERL能耗只有静态CMOS电路的25%～33%。相对于PAL-2n电路,BERL也有较低的能耗。在200MHz下,BERL能耗只有PAL-2n的50%。负载越重,BERL电路的低能耗优势越明显。     

一种基于SVPWM控制的永磁电机变频调速系统设计与实现

通过分析永磁电机变频调速系统的构成和运行原理,采用DSP作为主控单元实现数字处理和SVPWM的控制算法,用智能功率模块及其外围电路完成变频主电路的变频调速系统的设计,实现了系统的硬件电路和软件算法详细设计.实验结果表明该系统具有良好的动态和静态工作性能.     

利用遗传算法实现CMOS组合电路静态功耗优化

面向基于标准单元的CMOS组合电路,利用输入向量控制技术,采用遗传算法作为求解手段,建立了CMOS组合电路静态功耗优化环境.在遗传算法中利用电路状态差异度作为适应度函数,求解使电路静态功耗最小的输入向量.实验结果表明,使用该方法能明显优化静态功耗,运行时间合理,不需要进行HSpice模拟,摆脱了对目标工艺的依赖.     

基于半动态电路的32位高性能加法器设计

描述了一种采用半动态电路的32位高性能加法器的设计.设计中改进了现有稀疏树结构中的输出进位逻辑,在此基础上,设计了一种容偏斜多米诺和静态电路相结合的半动态电路,以及相应的多个控制时钟的时序策略.根据几种不同的加法器负载驱动情况,分别设计出不同的电路尺寸.采用SMIC 1.8V0.18μm CMOS工艺,在不同条件下的仿真结果表明,加法器电路取得了良好的性能.     

一种高性能LDO的缓冲器分析与设计

为了提高低压差稳压器(LDO)的动态响应性能,提出了一种新型的缓冲器电路。通过引入该缓冲器,LDO的瞬态性能得到显著提高的同时,空载时的静态电流也大大减小。对缓冲器电路的工作原理进行了分析,指出通过降低缓冲器的输出阻抗,扩展了系统的带宽,进而减小了环路的响应时间。指出通过对输出功率管的动态充放电,降低了电路的静态功耗。给出了设计实例,并采用CSMC 0.6μm CMOS工艺模型进行仿真,仿真结果验证了所提出缓冲器的可行性及理论分析的正确性。     

一种嵌入式二乘二取二容错计算机联锁系统设计

基于嵌入式系统理论和容错系统体系结构,结合故障-安全电路的设计理念,给出了一种嵌入式二乘二取二容错计算机联锁系统的硬件设计.深入阐述了系统硬件电路的设计理论依据和工作原理,同时给出了设计中的元件选型.通过功能测试,系统设计符合故障-安全的设计原则,理论计算表明,其可靠性、安全性达到铁路信号系统要求.     

基于ARM_Linux嵌入式系统Web服务器的研究与设计

介绍了基于S3C2410处理器嵌入式Web服务器的硬件电路和软件设计,给出了嵌入式Linux操作系统下Web服务器的实现方法,通过通用网关接口CGI,成功实现了动态网络服务.     

用IAP技术在线升级STM32单片机固件

针对嵌入式产品程序更新问题,提出了一种基于IAP技术的STM32单片机在线固件升级方案,设计了STM32单片机最小系统硬件电路和USB转串口通信电路,并给出了Bootloader程序、APP程序、PC上机程序的实现流程.实验结果表明,该方案具有简单实用、稳定性高、维护成本低和设备使用效率高的特点,适用于嵌入式产品升级.     

S3C2410最小系统设计

介绍了以嵌入式芯片S3C2410为核心的最小嵌入式系统构建方法,给出了S3C2410的复位电路、电源电路、存储器电路和串口电路等硬件组成.还介绍了在ADS环境下自制的最小Boot loader程序开发和调试方法.     

实时系统中基于DVS与Cache划分技术的节能研究

DVS(动态电压调度)和cache划分是用来节约嵌入式系统能耗的技术.两种技术的结合会具有更好的节能效果,而且有cache划分的其他优点,关键问题是如何为每个任务确定执行时的电压和cache大小来使系统能耗最小.在实时嵌入式系统中针对这一问题,提出了一个多项式时间复杂度算法.实验对比了多组测试集在不同算法下的能耗,结果表明,本算法在满足实时性约束条件下有效地降低系统能耗.     

Javascript在教学主题网站中的应用

JavaScript是一种嵌入式脚本语言,在HTM L文档中应用可以实现静态网页的动态交互效果。在教学主题网站测试系统中应用JavaScript,可以减少测试过程中客户机与服务器通讯的次数,提高测试的效率。     

解析总线技术和嵌入式控制器在称重系统中的应用

嵌入式技术经过多年以来的发展,已被成功应用到工业控制、汽车电子、仪器仪表等多个领域当中,不仅极大丰富了智能化产品的种类,也提高了产品的智能化控制能力。在称重领域中,基于嵌入式技术和总线技术的称重系统,具有产品集成度高、柔性化、可靠性好等多个方面的特点,并被广泛应用于高端静态称重领域、动态车辆计量以及动态工业自动称重等多个方面。结合实际工作经验,介绍了一种基于总线技术和嵌入式控制器的动态电子轨道衡称重系统,并分析了该称重系统的结构组成、硬件设计、软件设计等方面的内容。     

可变压处理器上硬实时系统的作业调度

在设计实时嵌入式系统时,如果能够善于利用可变电压处理器,可以极大减少系统的能耗。介绍了在动态优先级和静态优先级情况下,确定调度某个给定作业集所需最低电压常量,确定可变电压处理器的最优电压调度方案的思想和算法。     

基于ARM7TDMI 的I_cache controller设计

Cache,即高速缓冲存储器,是位于微处理器和主存之间规模小、速度快的存储器.提出了基于AR-M7TDMI核的指令cache控制器的设计方案和电路实现.主要采用verilog硬件描述语言对I—cache controller进行RTL描述,并用modelsim工具进行前端仿真,比较了嵌入式系统中有无I_cache的工作效率.结果表明,系统中加入I_cache电路以后存储性能会有显著提高.     

嵌入式SQLite数据库在电气工程师PDA中的应用

针对电气工程师需要查询大量技术资料和公式以及测量电气参数等问题,对电气工程师PDA进行了研制,该PDA硬件采用ARM核微处理器、数据采集与处理电路和触摸屏/LCD显示电路.通过对现有嵌入式数据库的分析和研究,采用了嵌入式数据库SQLite,并移植到嵌入式微处理器S3C2440和Linux系统中.根据电气工程师PDA的功...     

一个四维超混沌系统的构建及其电路集成实现

基于分立元件构造的混沌电路存在电源电压高、能耗高、体积大以及频谱范围较窄等缺点,提出了采用CMOS集成电路方式实现一个四维超混沌系统,并采用新的电路优化了电路结构;改变四维超混沌系统的参数值,系统会产生不同的动力学行为.通过理论推导以及数值仿真对超混沌系统进行了分析,采用TSMC 0.35μm标准集成工艺对系统进行了Pspice电路仿真.结果表明电路仿真和数值仿真相吻合,说明了CMOS集成电路实现的混沌系统能有效验证系统的动力学特性及高频性能.     

容错技术在激光断面测量仪中的应用

为提高激光断面测量仪的系统可信性,分析了其硬件电路的故障检测,并提出具有保护机制的可恢复文件系统,实现了容错技术在嵌入式测量仪器中的应用.