面向物联网应用的低功耗SoC平台设计
发布时间：2021-11-09 08:49
本论文研究旨在设计一款面向物联网应用的低功耗SoC平台。随着无线通信技术的飞速发展,物联网技术也越来越成熟,人们对物联网应用的关注越来越多。同样随着集成电路技术的不断发展,系统芯片已经成为芯片的主流。此外,芯片的功耗很大程度上会影响芯片的性能和应用范围,尤其是面向物联网应用的芯片,其影响更大,所以芯片的低功耗设计也成为IC设计者越来越不可忽视的因素。因此本论文研究具有非常重要的实际意义。由于蓝牙是一种重要的短距离无线通信的技术,尤其是低功耗蓝牙,在物联网应用中具有非常重要的地位。因此,为了使芯片支持低功耗蓝牙协议通信,在本论文研究中设计了低功耗蓝牙基带IP核,包括基带的整体架构设计,和各个功能模块的逻辑设计,以实现低功耗蓝牙的链路层协议。此外,为考虑芯片功耗,还对SoC进行了低功耗设计,主要包括多电压域的设计和低功耗工作模式的设计,其中分别运用了门控电源和门控时钟的低功耗设计技术。最后,在本论文研究中还对低功耗蓝牙IP以及SoC低功耗设计的相关功能进行了仿真验证,并且使用工具对SoC多种低功耗工作模式的功耗进行了分析与评估,以保证设计的正确性。本论文研究中设计完成的SoC平台,能够应用...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
图２．１低功耗蓝牙体系结构??控制器用于收发无线电信号，并将这些信号转换成携带信息的并具有特定结??，
根据上述的原理和意义分析可以知道，将ＳｏＣ的各个模块划分为不同的电??压域是多电压域设计中的首要工作，只有进行了合理的电压域划分，才能够使多??电压域设计最大化地发挥其降低系统功耗的作用。图４．１所示是本项目中所设计??的ＳｏＣ的电压域划分方案。??３５??
??４．２．１整体架构??时钟管理模块的整体架构设计如图４．５所示，整体组成大致分为４个子模块，??分别是时钟生成子模块（ＣＬＫＧＥＮ）、时钟管理子模块（ＣＬＫＭ）、寄存器子模块??（ＲＥＧ）和ＡＨＢ总线接口模块（ＢＩＵ）。时钟生成子模块用于实现时钟生成的功??能，时钟管理子模块用于实现时钟和功耗管理的功能，寄存器模块和总线接口模??块用于相关控制的软件配置，以及相关状态的软件读取。时钟管理模块的端口信??号主要包括，ＡＨＢ总线ｓｌａｖｅ接口、时钟输入、时钟或状态的控制信号输入、以??及经过处理后的时钟输出。??４１??
【参考文献】：
期刊论文
[1]物联网节点SoC的功耗管理器设计[J]. 黄泽林,乔树山,袁甲. 微电子学与计算机. 2017(10)
[2]支持蓝牙5的低功耗SoC[J]. 今日电子. 2017(04)
[3]NB-IoT关键技术及应用前景[J]. 邹玉龙,丁晓进,王全全. 中兴通讯技术. 2017(01)
[4]一种多核SoC的复位管理系统设计[J]. 张跃玲,赵忠惠,白涛,汪健,张瑾. 单片机与嵌入式系统应用. 2016(12)
[5]基于SOC的低功耗管理模块设计[J]. 钟杨源,朱宇耀,施隆照. 中国集成电路. 2016(04)
[6]基于双位触发器的低功耗技术研究[J]. 李益航,罗小华,俞淼,卢宇峰. 电子技术. 2016(03)
[7]低功耗超高频RFID标签芯片基带控制器[J]. 刘冬生,王巨智,邹雪城,郭擎. 华中科技大学学报(自然科学版). 2013(06)
[8]蓝牙技术在物联网中的应用研究[J]. 黎卓芳. 现代电信科技. 2012(12)
[9]牢占手机根据地,低功耗特性让蓝牙4.0进入物联网等应用新领域[J]. 刘辉. 集成电路应用. 2010(08)
[10]低功耗方法在SoC芯片设计中的应用[J]. 马芝. 中国集成电路. 2010(07)
博士论文
[1]低功耗SoC设计关键技术研究[D]. 储著飞.宁波大学 2014
[2]蓝牙数据传输增强技术研究及其基带芯片设计实现[D]. 徐飞.西安电子科技大学 2013
硕士论文
[1]低功耗蓝牙4.0链路层的硬件设计[D]. 童思原.东南大学 2016
[2]双模蓝牙基带关键技术的研究[D]. 任一鸣.西安电子科技大学 2016
[3]一款双核SoC芯片的低功耗设计与验证[D]. 王晓凤.国防科学技术大学 2015
[4]一种精简高效的FCU控制子系统平台[D]. 黄凯杰.浙江大学 2014
[5]状态机编码的低功耗设计[D]. 马广才.苏州大学 2011
[6]智能家居产品交互界面设计中自然行为因素研究[D]. 尚媛媛.湖南大学 2011
[7]超低功耗异步电路设计研究[D]. 郭宏泓.江苏大学 2009
[8]蓝牙Ad Hoc网络拓扑构成算法研究[D]. 李晨.吉林大学 2008
本文编号：3485011
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
图２．１低功耗蓝牙体系结构??控制器用于收发无线电信号，并将这些信号转换成携带信息的并具有特定结??，
根据上述的原理和意义分析可以知道，将ＳｏＣ的各个模块划分为不同的电??压域是多电压域设计中的首要工作，只有进行了合理的电压域划分，才能够使多??电压域设计最大化地发挥其降低系统功耗的作用。图４．１所示是本项目中所设计??的ＳｏＣ的电压域划分方案。??３５??
??４．２．１整体架构??时钟管理模块的整体架构设计如图４．５所示，整体组成大致分为４个子模块，??分别是时钟生成子模块（ＣＬＫＧＥＮ）、时钟管理子模块（ＣＬＫＭ）、寄存器子模块??（ＲＥＧ）和ＡＨＢ总线接口模块（ＢＩＵ）。时钟生成子模块用于实现时钟生成的功??能，时钟管理子模块用于实现时钟和功耗管理的功能，寄存器模块和总线接口模??块用于相关控制的软件配置，以及相关状态的软件读取。时钟管理模块的端口信??号主要包括，ＡＨＢ总线ｓｌａｖｅ接口、时钟输入、时钟或状态的控制信号输入、以??及经过处理后的时钟输出。??４１??
【参考文献】：
期刊论文
[1]物联网节点SoC的功耗管理器设计[J]. 黄泽林,乔树山,袁甲. 微电子学与计算机. 2017(10)
[2]支持蓝牙5的低功耗SoC[J]. 今日电子. 2017(04)
[3]NB-IoT关键技术及应用前景[J]. 邹玉龙,丁晓进,王全全. 中兴通讯技术. 2017(01)
[4]一种多核SoC的复位管理系统设计[J]. 张跃玲,赵忠惠,白涛,汪健,张瑾. 单片机与嵌入式系统应用. 2016(12)
[5]基于SOC的低功耗管理模块设计[J]. 钟杨源,朱宇耀,施隆照. 中国集成电路. 2016(04)
[6]基于双位触发器的低功耗技术研究[J]. 李益航,罗小华,俞淼,卢宇峰. 电子技术. 2016(03)
[7]低功耗超高频RFID标签芯片基带控制器[J]. 刘冬生,王巨智,邹雪城,郭擎. 华中科技大学学报(自然科学版). 2013(06)
[8]蓝牙技术在物联网中的应用研究[J]. 黎卓芳. 现代电信科技. 2012(12)
[9]牢占手机根据地,低功耗特性让蓝牙4.0进入物联网等应用新领域[J]. 刘辉. 集成电路应用. 2010(08)
[10]低功耗方法在SoC芯片设计中的应用[J]. 马芝. 中国集成电路. 2010(07)
博士论文
[1]低功耗SoC设计关键技术研究[D]. 储著飞.宁波大学 2014
[2]蓝牙数据传输增强技术研究及其基带芯片设计实现[D]. 徐飞.西安电子科技大学 2013
硕士论文
[1]低功耗蓝牙4.0链路层的硬件设计[D]. 童思原.东南大学 2016
[2]双模蓝牙基带关键技术的研究[D]. 任一鸣.西安电子科技大学 2016
[3]一款双核SoC芯片的低功耗设计与验证[D]. 王晓凤.国防科学技术大学 2015
[4]一种精简高效的FCU控制子系统平台[D]. 黄凯杰.浙江大学 2014
[5]状态机编码的低功耗设计[D]. 马广才.苏州大学 2011
[6]智能家居产品交互界面设计中自然行为因素研究[D]. 尚媛媛.湖南大学 2011
[7]超低功耗异步电路设计研究[D]. 郭宏泓.江苏大学 2009
[8]蓝牙Ad Hoc网络拓扑构成算法研究[D]. 李晨.吉林大学 2008
本文编号：3485011
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