低功耗无线传感器网络节点设计与实现

本文设计并实现了低功耗无线传感器网络节点.首先分析比较了现有的各种节点设计方案,选取低功耗芯片,设计了基于MSP430F149处理器和nRF24L01+无线收发芯片的低功耗节点设计方案,并提出了低功耗能量管理策略,最后对节点的能量消耗进行了仔细测试和分析.实验结果表明,提出的节点设计方案和能量管理策略能够实现节点的低功耗工作.     

用于环境监测的无线传感器网络节点设计

无线传感器网络由众多节点组成,借助节点上各样的传感器实时采集周围环境的参数,通过逐级多跳方式路由,最终传到控制主机上.本文依照上述思想,给出了节点的结构,设计了以低功耗AVR单片机和基于Zigbee技术的无线收发芯片CC2420组成的节点,实现了对环境的监测.     

Zigbee技术在电力无线抄表系统中的应用

Zigbee是一种短距离、架构简单、低功耗与低传输速率的无线通讯技术,在工业、农业、军事等领域得到了广泛的应用,已成为近距离无线传输的一种优选方案。文中将嵌入式技术与Zigbee无线通信技术相结合,设计出低功耗、小体积且功能强大、操作方便灵活的无线读数实时测量仪。给出了系统的工作原理和软硬件设计方法。     

百万门级系统芯片低功耗技术研究

针对超大规模集成电路低功耗设计技术市场需求的迅速增大,提出了一种新的百万门级系统芯片低功耗设计流程,重点分析了芯片系统级、电路级、逻辑级与物理级四个不同的层次的低功耗设计方法,包括系统构架、时钟与功耗管理算法等低功耗关键技术。以某新型雷达SoC低功耗设计为例,采用SMIC 0.18 μm 1P6M CMOS工艺进行设计,版图尺寸为7.825 mm×7.820 mm,规模约为200万门。实验结果表明,在100 MHz工作频率下,采用新的低功耗设计流程后,前端设计阶段功耗降低了42.79%,后端设计阶段功耗降低了12.77%,芯片总功耗仅为350 mW。样品电路通过了用户某新型相控阵雷达系统的应用验证,满足小型化和低功耗的要求。     

基于CC2430的农田无线测温节点的设计

本文从低功耗、小体积、使用简单等方面考虑,基于Zigbee技术的片上系统(SoC)CC2430和数字温度传感器DS18B20设计一个农田无线测温节点。无线节点工作在农田中的各个测温地点,进行温度数据采集和对数据的无线收发。本文以两节点间的数据传输为例对Zigbee技术在无线测温方面的应用作了介绍。     

一种低功耗时钟芯片的设计与实现

本文讨论了一种低功耗时钟芯片的设计与实现。通过分析CMOS电路功耗产生原因,给出了详细的低功耗实现方案。流片后测试表明该芯片工作电流0.17mA,满足低功耗要求。     

一种低功耗高效率的AHB-AXI双总线结构联合Cache的IP设计

Cache作为处理器和系统总线之间的桥梁,是芯片功耗的主要来源,低功耗Cache设计在嵌入式芯片设计中具有重要意义.传统Cache设计一般依赖于特定体系结构,难以在不同的系统中进行集成,通用性差.本文提出了一种低功耗高效率的AHB-AXI双总线结构联合Cache的IP设计.实验结果显示,本设计可以显著降低Cache功耗和提高系统性能.     

125MSPS高性能通信DAC芯片AD9752的应用设计

AD9752是高性能、低功耗、CMOS数字／模拟转换器，被优化设计用于通信系统中的发送信号通道。芯片具有低功耗，非常适合便携式和低功耗应用。该芯片可广泛应用于宽带通信发信机信道、数字无线链路、直接数字合成等。本文介绍了AD9752的工作原理与特点，并重点介绍了AD9752应用设计中的一些问题和芯片的典型应用。     

基于C8051F通信用大功率激光器驱动电源仿真与设计

结合半导体激光器的工作特性和大气无线激光通信编码技术,设计了一种低功耗、便携式通信用大功率脉冲半导体激光器驱动电源,该电源采用脉冲半导体激光器作为通信光源,以C8051F为控制芯片、CPLD为RS信道编码芯片实现信息在激光载体上的高速率大气传输.给出电源硬件设计方法.通过参数仿真与实验验证,该激光器电源具有通信频率可调、输出功率可调、操作方便、性能稳定等优点.     

125MSPS高性能通信DAC芯片AD9752的应用设计

12AD9752是高性能、低功耗、CMOS数字／模拟转换器，被优化设计用于通信系统蝇的发送信号通道。芯片具有低功耗，非常适合便携式和低功耗应用。该芯片可广泛应用于宽带通信发信机信道，数字无线链路、直接数字合成等。本文介绍了AD9752的工作原理与特点，并重点分析了AD9752应用设计中的一些问题和芯片的典型应用。     

基于“北斗一代”的Zigbee无线网关设计

为了解决野外多点数据采集无供电、布线复杂和通信困难的问题,提出了一种基于"北斗一代"的Zigbee无线网关设计方案。采用MSP430F6438、CC2341微处理器和一体化的RDSS"北斗"射频芯片完成低功耗、小成本的硬件设计。通过增加SIM卡的数量,将网关转发"北斗"数据的频率降至最低的5 s,提高了网关的通信速率。通过软件设计实现了Zigbee无线传感网络和"北斗一代"系统之间数据的透明交换。该方法已成功应用于野外油气井远程监控系统中。     

基于Zigbee技术的LED灯光控制器的设计及应用

本设计主要是将Zigbee无线技术应用在LED照明工程中,解决了白炽灯耗电严重,使用寿命短的问题,同时解决照明工程中布线复杂、高功耗、资源浪费大、受距离限制、维护困难的问题。基于Zigbee技术具有短距离、低功耗、低数据速率、低成本、低复杂度等优点,设计出基于Zigbee技术的智能家居LED灯光无线控制系统。主要利用Zigbee无线自组网技术,实现了对LED灯的开关和亮度调节的无线控制,并且功能细致可以分为单个灯光控制和局域灯光控制。     

基于CC2400芯片的远距离、超低功耗RF收发器

介绍了2.4 GHz工业、科学和医疗(ISM)频段低功耗、高接收灵敏度无线收发芯片CC2400的主要性能参数、内部结构及其主要的配置方式,给出了一种以MSP430为主控制芯片、基于CC2400的远距离、超低功耗射频(RF)无线收发器的设计方法.实验结果表明该收发器性能稳定,具有传输距离远、功耗低等优点,可以广泛应用于各种功耗要求高、传输距离远的无线系统中.     

锂离子电池的保护芯片设计

设计了一种基于CMOS工艺的锂离子电池保护芯片,采用工作在亚阈值区的电路结构,使电路具有高效低耗的特点,能够防止电池在工作过程中出现过充电、过放电、过电流和短路等异常状态。模拟结果表明,该芯片实现了基本保护功能并在功耗方面达到了设计目标。     

通用视频输出控制器IP核的低功耗设计

随着芯片的集成度越来越高,芯片的功耗成为芯片设计中越来越重要的优化参数。设计了一种可应用于视频处理芯片、多媒体手持设备、嵌入式SoC等系统中的视频输出控制器。设计中通过多种工艺无关的低功耗设计技术优化控制器的动态功耗。首先分析各子模块的工作频率,降低低速子模块的工作时钟,然后通过添加门控时钟单元降低时钟的翻转次数。应用Design Compiler[1]进行工程的功耗分析,结果表明设计中使用的低功耗设计方法有效降低了模块的动态功耗。     

一种家用无线防盗系统的实现

为了能实现家用无线防盗的目的,设计了一种基于Zigbee技术和红外探测技术的家用无线防盗报警系统。系统总体主要由传感器节点模块、协调器节点模块和报警模块构成。选用CC2430作为主控芯片,对硬件系统中的传感器节点模块、协调器节点模块和报警模块进行了设计,并给出了协调器模块和传感器模块的程序流程图。试验结果表明,系统运行稳定可靠,安装方便,功耗低,具有较高实用价值。     

低功耗超声波燃气表设计

超声波燃气表受流道结构、管径机械噪声、气体流速等因素影响,造成超声波信号衰减严重、低功耗设计实现难度大。针对这一问题,以超低功耗MSP430微处理器为核心,搭载低功耗芯片超声波模拟前端(TDC1000)和高精度计时芯片(TDC7200),构成了超声波信号发射与接收电路。提出了一种优化激励信号脉冲个数方法,以及采用定时中断和外部中断相结合的系统监控方式来实现低功耗设计,并完成了G2.5超声波燃气表的设计。通过实际测试,优化的激励信号个数能获得较好的超声波回波信号。计算结果表明,使用1节6000mAh的锂电池供电,研制的G2.5超声波燃气表正常计量工作年限可达6年,能够满足企业低功耗技术要求。     

si1000低功耗性能与在无线传感器节点上的应用开发

Si1000是一款集微处理器和收发模块于一体的射频芯片,和现有大多数工作在2.45GHz的收发模块相比,Si1000功耗低、传输距离远,在无线数据传输方面有着良好的应用前景.本文分析了Si1000的低功耗性能、内部结构和围绕该芯片的传感器节点构成,指出了节点射频前端电路设计中应注意的问题.以半双工通信为例,给出了应用程序的设计和实现通信的方法.实地测试表明,Si1000芯片构成的节点,在对数据传输速率要求不高的情况下,能够较好地满足节点间远距离通信的需要.     

一种FPGA低功耗工作的实现方法

FPGA(Field-Programmable Gate Array)即现场可编程门阵列,作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路,具有成本低、可在线编程等优势,其并行运算的特点适用于大规模信号处理和数据计算等场合.随着近年来FPGA内部逻辑单元数量的提高以及片上系统的出现,应用范围更加广泛,功耗也相应增加.本文提出了一种FPGA低功耗工作的实现方法,利用外部CPU管理FPGA的电源电路,在FPGA程序挂起时降低动态功耗,特别是对需要电池的便携设备电池供电产品,可有效延长工作时间.     

MSP430低功耗原理及其在海温测量中的应用

介绍了MSP430系列单片机的低功耗原理及工作模式,分析了各种工作模式之间的快速转换方式。针对电池供电和空间受限的海水温度测量环境,利用MSP430系列单片机低功耗、高性能、多外设的优良特性,提出了海水温度采集系统的设计方案。方案采用MSP430F4794作为运算控制器,NTC热敏电阻作为温度传感器,利用MSP430F4794芯片内部自带的16位A／D转换器进行A／D转换。硬件设计上采用低功耗的外围器件,软件设计上充分利用MSP430提供的多种低功耗工作模式,实现了整个系统的低功耗。