高性能低功耗微控制器IP软核设计综述

介绍了IP核复用技术及微控制器的发展趋势,探讨了国内外微控制器芯片设计的现状;提出建立高性能、低功耗微控制器IP核库是我国IC设计业的一个发展方向。

采用新兴隧穿器件的低功耗微控制器设计与实现

基于隧穿场效应晶体管(TFET)器件的低功耗微控制器设计将器件、电路和系统结合,利用具有超低亚阈值摆幅特性的器件使得电路在非工作情况下达到极低泄露功耗,避免了金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)器件亚阈值摆幅理论极限带来的功耗瓶颈,解决了目前对电池供电设备中微控制器的低功耗需求问题。TFET器件与传统MOSFET器件在工作机理上差异较大,主要体现在关断后具有更低的泄露电流,可以在更低的电压下工作,适用于长休眠电池供电低功耗需求下的物联网应用场景设计。该文调研了近年来TFET器件在低功耗电路设计方面的研究,介绍了传统微控制器的结构以及功耗来源,同时阐述了TFET器件的工作原理、特性以及设计挑战,在数字电路、模拟电路以及系统设计各领域考察了TFET器件的研究发展进程,并对各设计方案进行了优劣势分析,结合文献调研分析了TFET器件在低功耗微控制器设计领域的未来展望。

瑞萨电子推出新款适用于车身控制的低功耗高性能V850微控制器系列

高级半导体和解决方案的供应商瑞萨电子株式会社（瑞萨电子）今天宣布推出19款新型低功耗V850E2／Fx4-L系列32位微控制器MCU。

爱特梅尔发布基于低功耗、高性能微控制器系列RF收发器

爱特梅尔公司日前发布全新一代系列RF收发器。新推出的三款器件（ATA5831、ATA5832和ATA5833）拥有低功耗、高灵敏度和高输出功率特性，适合汽车应用，包括遥控无匙门禁、被动无匙门禁、遥控启动和轮胎压力监测系统。新的RF系列还适用于各种智能RF应用，包括车库门遥控开关或遥测应用等射频系统。

一种低功耗高性能自举采样开关

提出了一种基于TSMC 40 nm/0.9 V CMOS工艺设计的适用于音频范围的低功耗高性能栅压自举采样开关电路。通过PMOS晶体管的衬底和漏极相连接代替了时钟放大模块,极大降低了电路整体的功耗。在输入端增加了一个NMOS晶体管,随着开关时钟的开启/关闭,通过抑制核心采样晶体管的体效应,可以有效提高开关线性度。鉴于音频信号的范围,选用频率为19.53 kHz、幅值为0.3 V的正弦波信号进行10 MHz采样频率的高速采样仿真,与传统结构相比,有效位数(ENOB)、信噪比(SNR)、无杂散动态范围(SFDR)和总谐波失真(THD)四项性能指标分别提升了5.5%、3.7%、13.8%和5.4%,并且功耗降低了36.8%。

基于STM32微控制器的低功耗无线通信方法

为实时高效地传输工业、电力等多种领域信息数据,研究了基于STM32微控制器的低功耗无线通信方法。充分利用无线通信网络技术优势,按模块化思想设计了以远程数据采集器、供电电源、传输数据处理器、无线通信网络以及STM32数据通信微控制器为主要构成的数据信号无线通信架构,将STM32微控制器当作无线通信网络节点主控装置,控制远程数据采集器、传输数据处理器,采集与压缩所获实际工作领域信息数据,并在STM32微控制器的作用下,设计蚁群寻优的无线网络通信路径选取算法,以较低能量消耗将所获领域信息数据高效传输至上位机,实施相应处理。实验结果表明,该方法传输数据信号质量较高,能量消耗在20 J以内,高斯白噪声降低了92%,且数据通信传输延时较低,在0.15 s内,为实际工作顺利完成提供了可靠数据保障。

采用异步电路的低功耗微控制器的VLSI设计与实现

介绍了一个采用异步电路设计的低功耗微控制器的电路结构及其 VL SI的实现 .该设计利用异步电路具有的低功耗特性 ,用异步逻辑设计并实现了一个 8位低功耗微控制器 .该微控制器与用传统同步方法设计 PIC16 C6 1的指令集兼容 ,功能相仿 ,在 CHARTERED0 .6 μm的工艺条件下 ,平均功耗只有 PIC16 C6 1的 16 % .

嵌入式低功耗8位微控制器的设计

设计实现了一款嵌入式低功耗8位微控制器,采用了类精减指令集计算机(RISC)指令集、哈佛双总线体系和两级四段流水线结构.重点研究了微控制器的功耗分布,并从系统级、寄存器传输级(RTL)和逻辑级进行了功耗的优化.基于Chartered 0.35,μm CMOS Logic工艺进行了后端设计并流片,测试结果表明其工作频率可达80,MHz3,2,kHz下工作电流为6.75,μA.该微控制器已作为核心控制单元应用于无磁流量计量SoC芯片中,用于完成数据处理和调度工作.

高性能低功耗的容错编译技术:错误流压缩算法

在许多关键应用中,计算机的高性能、低功耗和高可靠性是必须同时满足的要求.传统的软件容错技术频繁使用和比较分支指令检测错误,带来了巨大的性能和功耗的开销.提出了基于计算数据流模型的错误流模型,并设计了错误流压缩算法.在错误流压缩算法中,利用附加计算压缩了错误流的直径,显著减少了分支指令的数量,而总指令数不变.针对StreamIT提供的快速傅立叶变换测试程序,采用Wattch对错误流压缩算法进行模拟测试.实验结果表明,当循环参数n=225时,与传统的EDDI算法相比,使用错误流压缩算法可减少分支指令24%以上,IPC提高超过12%,同时,功耗减少了将近5%.给出的推算表明在该实验中,如果内层循环体的存储指令数量为8,分支指令的减少可以达到43%以上.

8位高性能低功耗嵌入式MCU的设计

在分析了嵌入式MCU功耗分布和能耗机制的基础上，研究了降低MCU功耗的可能途径，确定了既可以最大限度降低功耗又能尽量保持系统性能的参数和设计方法，应用这些方法设计了一款高性能、低功耗的便携式的嵌入式MCU，并将其性能分析结果与其他MCU芯片进行了比较，结果表明，这种设计使功耗和性能之间取得了较好的平衡，有明显的优势。

四位低功耗嵌入式微控制器的设计与实现

介绍了一个低功耗嵌入式微控制器的电路结构及其VLSI的实现,该芯片利用EDA辅助设计实现了多时钟系统、哈佛结构、两级流水线结构以及内置液晶驱动电路,其指令集采用了类似通用八位机PIC16C5X的精简指令集。通过采用各种有效的措施,在0.5μm的CMOS工艺条件下,其功耗大大降低。

基于灵敏放大器的高性能低功耗触发器设计

文章提出了一种基于灵敏放大器的触发器设计,称为Cinv SAFF。Cinv SAFF沿用Con SAFF的主级部分,引入C单元加2个反相器构成的锁存器作为从级,有效地精简了晶体管的数量,降低了面积成本和功耗开销,其输出端反相器将输出电容负载与内部结构相隔离,起到屏蔽内部噪声及毛刺的作用。通过详尽的HSPICE实验,将所提出的Cinv SAFF与其他7种相关结构进行全面对比,仿真结果表明:Cinv SAFF适用于高速运行,可工作于2 GHz的高频环境下;与已有的SAFF相比,在不带负载的情况下,所提Cinv SAFF的功耗、面积开销、功耗延迟积平均减小了25.07%、25.63%、19.3%;而在带20 fF电容负载的情况下,Cinv SAFF的延迟和功耗平均减小了11.8%和19.95%。Cinv SAFF具有较好的功耗、面积开销和功耗延迟积特性,在延迟方面也具有一定可比性。

C8051F005微控制器功耗管理技术研究

为顺应电子技术发展趋势,进一步做好应用系统的功耗优化,围绕C8051F005微控制器的功耗管理技术展开研究。基于对C8051F005自身动态功耗管理技术的介绍,提出降低系统时钟频率、降低电源电压、禁止不用的外设部件、合理选择电源管理方式等多个降低功耗的方法。重点针对芯片的功耗设计展开讨论,对内部和外部振荡器、模拟和数字外设进行设计并列举实例。所设计实现的低功耗微控制器应用系统,能够在满足功能和性能要求的同时尽可能优化电源管理,实施功耗动态管理策略,最大限度降低功耗。

高性能低功耗SAR A/D转换器技术发展动态

基于国际公开发表的逐次逼近型A/D转换器(SAR ADC)技术论文,总结了不同架构下高性能SAR结构A/D转换器的技术特点。分析了SAR ADC中主要模块的关键技术,包括高速高线性采样开关技术、高速低功耗比较器技术、高速旁路SAR逻辑技术,以及相关技术在电路级实现时需要考虑的因素。针对SAR ADC的主要模块,介绍了近年来新技术的改进方法。这些高性能低功耗SAR ADC新技术及发展动态的综述对设计者可提供有益的帮助。

德州仪器推出最新Stellaris ARM Cortex-M4F微控制器可提供领先的模拟集成、业界一流的低功耗及浮点性能

日前，德州仪器（TI）宣布推出其新型低功耗、浮点Stellaris Cortex—M4F微控制器系列，从而一如既往地为开发人员提供基于ARM？的领先嵌入式处理解决方案。所有新型LM4Fx Stellaris微控制器均可提供浮点功能，其可获得性能提升空间及业界一流功耗，以应对便携性及功率预算方面提出的要求。此外，开发人员还拥有多种高性能模拟、内存和连接选项，

STM32L4最新微控制器性能和能效领跑超低功耗阵营

意法半导体最新的微控制器STM32L496和STM32L4A6延续ARMCortex-M4F处理器内核的性能与意法半导体独有的超低功耗技术的绝佳组合，提高片上存储容量和图形处理能力，增加更多通信外设和更灵活的省电模式。

体系结构级高性能低功耗Cache的研究

高性能和低功耗是便携式计算机的必要要求.Cache存储器在减小微处理器和主存之间的性能差距上起着关键作用,但同时它又是主要的耗能部件之一.着重讨论了体系结构级的高性能低功耗Cache存储器的相关技术.

飞思卡尔S08QE系列低功耗微控制器分析

随着消费电子行业向超移动便携式设计演进,提高性能和降低功耗已成为基本的设计要求。为了响应这些需求,2008年3月份拉开帷幕的飞思卡尔技术论坛设计应用大奖赛(FTFDesignChallenge)在日本、欧洲、中国和印度相继举行,该赛事致力于鼓励各界设计高手设计一款有益于环境的产品,使世界变得更干净、更环保。

基于RISC结构的8位低功耗微控制器的设计

介绍了RISC(ReducedInstructionSetComputer)结构的 8位微控制器 (MCU)的设计 ,采用两级流水线 ,单周期指令 ,指令集与PIC16C5 7兼容 ,并对各单元模块进行描述。最后利用XIL INX进行时序仿真 ,在FPGA上进行验证并得到最终结果 ,理论分析与计算机仿真表明该结构切实可行、有效 。