Chip-level space-time equalization receiver scheme for MIMO HSDPA systems

A chip-level space-time equalization receiver scheme is proposed for multiple-input multiple-output high-speed downlink packet access (MIMO HSDPA) systems to jointly combat the co-channel interference and the inter-code interference. A fractional sample equalizer is also derived to further improve the performance of the receiver. Performance analysis and the calculation of the output signal to interference ratio (SINR) at each receiver antenna are presented to help direct the design of equalization weight in a more optimal manner. System simulations demonstrate the significant performance gain over conventional Rake receiver and high potential of MIMO HSDPA for high-data-rate packet transmission.

一种基于单片机控制的水位报警装置设计

基于单片机控制的水位报警装置,安装于路桥涵洞、城市地下道等合适位置,在道路积水严重的情况下,可实现声光报警,提示行人或各类型车辆谨慎通行。基本设计思路是:首先通过水位传感器采集模拟信号经模数转换器转换后形成数字信号,输入到单片机中进行分析判断,然后根据水位高度的不同输出不同的控制信号,控制信号经过光电耦合器后,驱动对应的报警模块进行声光报警。

基于安全风险的RTL级硬件木马验证研究

信息时代使得信息安全变得日益重要。攻击方为了获取想要的信息,除了使用软件方面的手段,如病毒、蠕虫、软件木马等,也使用硬件手段来威胁设备、系统和数据的安全,如在芯片中植入硬件木马等。如果将硬件木马植入信息处理的核心--处理器,那将风险更高、危害更大。然而,硬件木马位于信息系统底层核心的层面,难以被检测和发现出来。硬件木马是国内外学术界研究的热点课题,尤其是在设计阶段结合源代码的硬件木马检测问题,是新问题,也是有实际需要的问题。在上述背景下,围绕源代码中硬件木马的检测和验证展开了研究。基于硬件木马危害结果属性,在学术上提出基于安全风险的模型和验证规则,给出相应的描述形式,从理论上说明安全验证规则在减少验证盲目性、缩小可疑代码范围、提高评估效率的作用,实验表明,基于安全风险规则的验证,可以避免验证的盲目性和测试空间向量膨胀的问题,有效验证疑似硬件木马的存在和危害,对源代码安全评估是有一定效果的。

基于Actor模型的众核数据流硬件架构探索

超大规模AI模型的分布式训练对芯片架构的通信能力和可扩展性提出了挑战。晶圆级芯片通过在同一片晶圆上集成大量的计算核心和互联网络,实现了超高的计算密度和通信性能,成为了训练超大规模AI模型的理想选择。AMCoDA是一种基于Actor模型的众核数据流硬件架构,旨在利用Actor并行编程模型的高度并行性、异步消息传递和高扩展性等特点,在晶圆级芯片上实现AI模型的分布式训练。AMCoDA的设计包括计算模型、执行模型和硬件架构3个层面。实验表明,AMCoDA能广泛支持分布式训练中的各种并行模式和集合通信模式,灵活高效地完成复杂分布式训练策略的部署和执行。

基于ZYNQ MPSOC的以太网PHY芯片功能测试方法

随着以太网技术和集成电路技术的发展,以太网物理层(Physical Layer,PHY)芯片的速率和性能都得到了极大提升,电路复杂度更是几何级增长,以至于常规的自动测试设备(Automatic Test Equipment,ATE)测试很难充分验证其功能,所以亟需开展相应测试方法研究。提出了一种高效的基于ZYNQ MPSOC的以太网PHY芯片功能测试方法。该方法以ZYNQ MPSOC为核心,设计了一种直达应用层面的系统级测试装置,从而减少了与物理层直接交互的行为,有效降低了测试装置及程序开发难度。经试验验证,提出的基于ZYNQ MPSOC的以太网PHY芯片功能测试方法能够用于以太网PHY芯片测试。

腐殖质土添加杉木屑对金线莲生长及活性成分的影响

目的:研究腐殖质土添加不同腐熟程度杉木屑对金线莲生长与活性成分的影响。方法:以金线莲组培苗为材料,设置100%腐殖质土(处理A)、40%腐熟杉木屑+60%腐殖质土(处理B)、40%未腐熟杉木屑+60%腐殖质土(处理C)3个处理,测定金线莲生长指标以及活性成分含量,分析腐殖质土中添加不同腐熟程度杉木屑对杉木下仿野生栽培金线莲生长及活性成分的影响。结果:种植在处理B中的金线莲幼苗保存率最高,达到了84.80%;幼苗茎粗、叶片数、叶片长、叶片宽、根长的增长量均高于其余2个处理;总黄酮与生物碱含量分别比处理A与处理C高出1.17%、25.63%和3.55%、11.34%。结论:腐殖质土中添加杉木屑可提高金线莲保存率,促进金线莲生长,其中60%腐殖土+40%腐熟杉木屑栽培效果最佳,值得进一步推广。

基于ZYNQ的Stewart并联机器人运动学算法实现

针对实时的控制和监控,而导致Stewart机器人实时性不高的问题,提出了基于ZYNQ芯片的软硬件协同计算Stewart并联机器人运动学解的方案。ZYNQ芯片集成了PL(FPGA)和PS(ARM)两种不同的嵌入式芯片,PL(FPGA)作为PS(ARM)的协处理器进行运动学算法解算,PS(ARM)则运行实时系统,对Stewart机器人进行实时的控制。实验证明:硬件计算Stewart并联机器人运动学解与理论计算结果误差在合理范围内,且解算时间满足实时系统控制周期小于2ms的要求。

室内绿植智能浇水系统

针对盆栽进行智能、合理的维护,解决在栽培过程中无法及时浇水以及无法控制浇水量的问题,设计了一款自动浇水装置。采用单片机作为内部控制器,该装置装配有温湿度传感器和液位传感器等环境参数检测设备,能够智能地响应室内环境和土壤潜在需求。通过PID控制算法来控制进出水泵出水量,将期望出水量设置为SP并实时检测实际出水量PV,通过计算误差并根据PID控制器输出的控制变量U控制相应的继电装置,以实现自动浇水装置的智能化控制。

纳米银无压封装互连技术

纳米银无压烧结技术作为一种新型封装互连技术,凭借烧结银层的优异性能,逐步在第三代半导体器件的封装互连领域应用和推广。目前,无压烧结银技术只适用于芯片级别小面积互连领域,在基板级别大面积互连领域存在若干瓶颈,有待深入研究。文章详细介绍了现有的小面积无压烧结纳米银互连工艺以及可靠性,在此基础上,针对大面积无压烧结银工艺所面临的瓶颈,引入一种双层印刷焊膏(双印法)的低温无压烧结工艺。采用超声扫描成像技术对烧结质量进行表征,获得双印法中使用的两层银焊膏的成分优化配比并对其烧结机理进行分析,为纳米银基板级大面积无压烧结互连提供一种可行方案。最后,展望了基板级别大面积无压烧结银工艺的发展趋势和应用前景。

FPGA验证流程综述

现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA),也被称为FPGA芯片,在通信、安防、工业等领域有着举足轻重的作用。随着FPGA芯片的规模不断扩大、性能不断提升,其模块数量、电路网表规模、连接复杂度也随之增加。在此趋势下,如何有效地提升大规模FPGA电路的验证效率与验证完备性变得更为重要。一个完整的、有针对性的、结构性的验证流程方法,能更全面地对电路设计情况进行覆盖性检查,确保FPGA芯片功能的正确性。详细叙述从底层到顶层(模块级、子系统级、全芯片级)的FPGA芯片验证方式,包括它们各自的验证方法、流程与侧重等细节,探讨了这种方式是如何帮助FPGA验证工作进行的。

面向芯片设计的Python系统级自动化工具开发

近年来,随着技术的快速发展,芯片的功能日益复杂化,其集成度也在持续提升。芯片系统级设计成为了芯片开发中的关键环节,它要求将CPU、总线、存储器以及各类外设等众多子系统集成到一起,并确保这些不同的组件可以无缝通信和正确协同工作,系统顶层的集成工作非常繁琐且易错。为了减少传统手动管理的方式带来的效率低和风险高等问题,介绍了一种利用Python开发的自动化设计工具应用于系统集成的方式,并探讨了该工具在自动化集成过程中所展现的显著优势。

Chip-Level MMSE Equalization for CDMA Downlink

This work is focused on the structure design of MMSE linear equalizers in the downlink of CDMA-based multi-user communication systems. Previous work was mostly focused on the performance comparison between ZF and MMSE linear equalizers and the conclusion is that the performance based on MMSE criterion is much better than that based on ZF one. In this paper, we only discuss MMSE equalizer and a new block structure of MMSE linear equalizer is derived from the traditional structure of this kind of equalizer. Furthermore, a block MMSE linear equalizer is improved through using the overlap-save technique. Simulation results shaw that the average performance of improved block MMSE linear equalizers is better than those of the block MMSE equalizers and traditional MMSE equalizers. At the same time, the computation complexity of all these MMSE equalizers is given. It is shown that the comple：rity of proposed block MMSE equalizers is lower than that of the traditional equalizers with optimal delay, D, when the length of the filter in traditional MMSE equalizers equals the block size of block MMSE equalizers.

氧化锌电阻片侧面绝缘涂层自动滚涂设备设计

为提高氧化锌电阻片的生产环节自动化水平,课题组设计了一种针对电阻片侧面绝缘涂层自动滚涂设备。设计了自动滚涂机构,由2个滚轴分别实现电阻片的滚涂和均匀刮抹;基于改进的YOLOv8模型的点位检测算法设计了基于视觉引导的拆垛机构,在YOLOv8中融入了动态稀疏注意力(bi-level routing attention, BRA)模块并将特征融合方式改为双向特征金字塔网络(bidirectional feature pyramid network, BiFPN)。与原有YOLOv8模型相比,改进的YOLOv8在识别精度上取得了显著的提升,平均均值精度(mean average precision, mAP)从92.8%提升至95.3%,从而在实际应用中降低了电阻片的漏检率和错检率,使漏检率相对减少了26.2%,错检率相对减少了33.3%。自动涂绝缘层设备为电阻片涂覆提供了高效的自动化解决方案。

水塔水位无线监测系统设计

水塔作为生活中常中的储存水装置,对于其液位的控制十分重要。水塔水位监测系统主要由单片机、无线发送接收模块、水位传感器、数码管、三相抽水电机等组成,设计开发的监测控制系统通过无线模块发出读取水位的命令,远程的无线模块收到命令后传给集成的水位传感器,水位传感器测出水位用RS485发给无线模块,无线模块以发出数据,控制系统数码管上实时显示当前水位。当低于下限时自动开启抽水,当水位高于上限时自动关闭抽水。为了方便检修,抽水系统同时设置了人工手动开启或关闭抽水。水塔水位监测系统通过无线传输数据,距离远,水位精度高,稳定性好。

基于单片机的游泳池水位控制系统设计

传统的游泳池水位控制采用人工的方式,依靠工作人员的经验进行水位的控制。该方式工作效率低、工作强度大。因此,有必要选择水位自动控制以节能、节约人力资源。该设计给出以AT89C51单片机为核心的游泳池水位控制系统设计的控制系统,将3个金属棒放置在需要测量的游泳池中,通过水的导电性实时测量当前水位变化,将检测信号实时与单片机交互,进而实现水位的控制。仿真环节通过Proteus搭建电路,合理设置实验对系统进行验证。实验表明文章设计的系统可靠、有效地检测并控制了目标水位。系统焊接了实物,实物也能够实现既定的功能。

基于晶圆级技术的PBGA电路设计与验证

晶圆级封装技术可实现多芯片互连,但在封装尺寸、叠层数和封装良率等方面的问题限制了其在电路小型化进程中的发展。以一款扇出型晶圆级封装电路为例,基于先进封装技术,采用软件设计和仿真优化方式,结合封装经验和实际应用场景,通过重布线和芯片倒装的方式互连,完成了有机基板封装设计与制造,实现了该电路低成本和批量化生产的目标。本产品的设计思路和制造流程可为其他硬件电路微型化开发提供参考。

基于单片机的农村蓄水池设计

随着农业现代化技术的迅速发展,人们对农业蓄水自动化技术的要求越来越高。设计了一款基于AT89C52单片机的蓄水池,通过对系统硬件和软件的设计,实现对水位的检测、控制、显示及故障报警功能。仿真测试和实物测试结果表明,该系统实现了蓄水池的自动化控制,方便了人们日常生活用水。

基于码片幅度调制的导航信号扩频码认证方法

信号认证是满足全球卫星导航系统(GNSS)民用信号安全性需求的关键,相比于导航电文认证(NMA),扩频码认证(SCA)具有更强的安全性。为了在实现SCA的同时不对非认证用户造成影响,提出了一种基于码片幅度调制(CAM)的导航信号SCA方法,对民用信号的扩频码的码片幅度进行了调制,实现了在扩频码层面的认证特征的引入。为了验证所提方法的有效性,采用理论和仿真分析,与GPS L1C采用的Chimera SCA方法进行了比较。结果表明,所提方法在检测性能方面提升了2.55~2.78 dB。研究成果可为下一代高安全卫星导航信号的设计提供支持。

基于单片机的全自动洗衣机控制系统设计

系统以STC89C51单片机为主控芯片,主要包含按键模块、水位检测模块、电机控制模块、进水/排水模块等。采用导电式水位传感器实现对洗衣机内部水位的实时检测。通过控制电机的正反转实现洗涤、漂洗、脱水等功能,并通过控制继电器吸合控制进水阀和出水阀的开启和关闭。

RTL级硬件木马问题研究

信息时代使得信息安全变得日益重要。信息安全可以分为两类:软件安全和硬件安全。攻击方为了获取想要的信息,除了使用软件方面的手段,如病毒、蠕虫、软件木马等,同样也使用硬件手段来威胁设备、系统和数据的安全,如在芯片中植入硬件木马等。如果将硬件木马植入信息处理的核心——处理器,那将风险更高、危害更大。然而,硬件木马位于信息系统底层核心的层面,难以被检测和发现出来。硬件木马是国内外学术界研究的热点课题,尤其是在设计阶段结合源代码的硬件木马检测问题,是新问题,也是有实际需要的问题。在上述背景并结合国内对芯片RTL源代码安全风险评估的实际需求展开了相关工作,围绕RTL源代码中硬件木马的问题展开了研究。主要贡献:针对RTL级硬件木马尚未在学术上给出一般属性的问题,给出硬件木马的属性描述形式,在形成硬件木马属性的基础上,以模块端口信号为源,提出了一种基于信号流向的多叉树分层递归搜索方法,实验结果表明,该方法对于依附在端口上的硬件木马的检测是有效的。