一种低功耗八位MCU的设计与实现

介绍了一个低功耗八位微控制器的结构设计，选择了适当的微控制器的体系结构和指令流水线，简化了电路结构，大大减少了执行每条指令所需要的时钟数。另外，通过对算术逻辑单元进行优化设计，节省了系统的资源，减小了电路的寄生电容，从而达到了降低功耗的设计目标。     

8位RISC结构单片机乘法器

文中介绍8位RISC结构单片机中乘法器的设计方法,分析移位相加、加法器树、BOOTH编码—移位相加等多种乘法器的工作原理,并用Synopsys综合工具实现了这些乘法器。综合及仿真结果表明,根据该8位RISC结构单片机特点设计的BOOTH编码—移位相加乘法器较之其它类型乘法器速度提高很多,而面积仅比最小的移位相加乘法器增加不到18％,从速度和面积两方面综合考虑,是较好的设计方案。     

一种高可靠性微控制器的设计与VLSI实现

在对传统微控制器的攻击手段和防护措施介绍的基础上,提出了一种应用于安全控制领域的高可靠性微控制器的设计方法。该方法采用了新型程序下载方式,并使用硬件电路实现的分组密码对微控制器的执行程序进行了加密和解密;改进了传统微控制器内部架构,加入了总线控制器,实现了对微控制器工作过程中临时数据的安全存储;后端设计中,重要模块采用了双轨逻辑完成电路级设计。这款微控制器实现了可靠性较高的存储安全机制,并能够有效抵御物理攻击和旁路攻击。仿真结果验证了该微控制器功能正确,后端版图的完成可以进行流片及验证。     

基于CMOS图像传感器中DPGA的电容阵列优化研究

结合用于CMOS图像传感器中的低噪声DPGA的性能特点,提出了一种优化电容阵列拓扑结构的方法,讨论了此种结构下由寄生电容引入的时钟馈通和电荷分配效应, 并给出了仿真结果和按照0.35μm CMOS工艺进行流片的版图.测试结果表明,采用改进的电容阵列结构能把采样电容引入的噪声斜率从原来的0.15降低到0.01.     

基于体素化图卷积网络的三维点云目标检测方法

针对激光雷达点云的稀疏性和空间离散分布的特点,通过结合体素划分和图表示方法设计了新的图卷积特征提取模块,提出一种基于体素化图卷积神经网络的激光雷达三维点云目标检测算法。该方法通过消除传统3D卷积神经网络的计算冗余性,不仅提升了网络的目标检测能力,并且提高了点云拓扑信息的分析能力。文中设计的方法在KITTI公开数据集的车辆、行人、骑行者的3D目标检测和鸟瞰图目标检测任务的检测性能相比基准网络均有了有效提升,尤其在车辆3D目标检测任务上最高提升了13.75%。实验表明:该方法采用图卷积特征提取模块有效提高了网络整体检测性能和数据拓扑关系的学习能力,为三维点云目标检测任务提供了新的方法。     

机载激光雷达回波形心算法修正及硬件验证

针对推扫式机载激光雷达系统实时探测、回波信号微弱等特点,基于常见高斯回波波形,研究高效、精确、易于硬件设计的回波时刻提取算法,实现高精度距离探测.本文通过分析传统波形形心算法的精度及存在的问题,为降低硬件实现时数据精度受损、噪声干扰等对算法的影响,提出一种基于中位数法修正的形心算法,可有效减弱算法硬件实现时的形心分层现象,并利用MATLAB建立数学模型进行仿真实验.结果表明,与传统形心算法以及高斯拟合算法相比,此算法具有较好的稳健性,在信噪比为5 d B时,测时精度可达到0.5 ns,与传统形心算法相比,精度提高了45%,信噪比较高时精度高于高斯拟合算法,可实现0.01 ns理论精度.该修正算法简洁高效,在不增加系统复杂度的前提下,可对形心计算结果做出实时判断与修正.由于算法运算简单,适于向FPGA平台进行移植.该算法已用于推扫式激光雷达系统的信息处理电路,通过基于FPGA的板级测试,验证了理论分析的正确性,可实现±7.5 cm的测距精度,且满足实际应用中对实时性的要求.     

一种基于RISC结构单片机的数字乘法器的设计

介绍了一种8位RISC结构单片机中乘法器的设计方法，分析了移位相加、加法器树、Booth编码一移位相加等多种乘法器的工作原理，并采用Synopsys综合工具实现了这些乘法器。综合及仿真结果表明，根据该8位RISC结构单片机特点设计的Booth编码一移位相加乘法器较之其它类型乘法器速度提高很多，而面积仅比最小的移位相加乘法器增加不到18％。从速度和面积两方面综合考虑，是较好的设计方案。     

非制冷红外焦平面读出电路用带隙基准电压源

提出了一种高精度、低功耗、小面积的电流型CMOS基准电压源以满足非制冷红外焦平面(IRFPA)读出电路对基准电压源模块的要求。设计中采用两种分别具有正负一阶温度系数的电阻,通过对基准电压源的高阶温度系数进行补偿,获得更好的温度系数TC(Temperature Coefficient)。通过使用共源共栅结构代替传统的运放,节约了传统运放和偏置电路的功耗,并且具有出色的电源电压抑制比PSRR(Power Supply Reject Ratio)。该设计使用标准0.18 m CMOS工艺实现,工作电压3.3 V,-40~120 ℃温度范围内,输出基准电压温度系数约为3.7 ppm/℃,PSRR约为-78 dB@1 kHz,在25 ℃时消耗电流6.3 A,消耗芯片面积仅230 m100 m,所提出的电路是一种低功耗、节约面积的设计。     

新型大动态范围CMOS 图像传感器双采样像素阵列设计

提出了一种新型双采样结构大动态范围CMOS图像传感器的像素阵列结构。该结构在传统的光电二极管型三管有源像素的基础上，加入了第二列信号处理电路，两列信号处理电路分别处理两次采样。双采样像素结构大幅提高了图像传感器动态范围，同时第二列信号处理电路又保证了高速度。     

一种用于安全芯片的高性能温度监测传感器设计

基于Global Foundry（GF）0.18μm标准CMOS工艺,设计了用于安全芯片的高性能温度监测传感器。该传感器利用PN结正向偏置电压与温度的近似线性关系监测环境温度变化,其集成度高、可靠性高、功耗低,并且能够在宽温度范围内正常工作。测试结果表明：在一定温度范围（-50-140℃）内,其温度系数为-4.47mV/℃,线性度良好;当电源电压为3.3V时,功耗仅为10.04μW,满足安全芯片的设计要求。