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【6h】

智能家电中低功耗红外遥控芯片的前端设计

目录

文摘

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声明

第1章绪论

1.1课题背景及课题意义

1.2国内外相关领域研究进展及有待深入研究的问题

1.2.1当前常见的低功耗设计技术简介

1.2.2低功耗设计技术对IC设计流程的影响

1.2.3目前行业中的功耗标准及其纷争

1.3课题来源及主要研究内容

第2章BJUT6122红外遥控芯片设计方案

2.1 BJUT6122芯片功能简介

2.2 BJUT6122芯片低功耗设计方案

2.2.1芯片的模块互连策略

2.2.2层次化门控时钟设计方法

2.2.3上电复位单元的设计

2.3 BJUT6122芯片的体系结构设计

2.4本章小结

第3章BJUT6122红外遥控芯片的设计实现

3.1 BJUT6122红外遥控芯片的内核结构

3.2主控制器模块的设计实现

3.3键盘扫描编码模块的设计实现

3.4数据存储模块的设计实现

3.5编码传输模块的设计实现

3.6低功耗监控单元的设计实现

3.7本章小结

第4章BJUT6122红外遥控芯片的功耗优化

4.1基于仿真结果的功耗估计方法

4.2红外遥控芯片的功耗估计及结果分析

4.3红外遥控芯片的功耗优化的设计实现

4.3.1模块级门控时钟设计

4.3.2寄存器级门控时钟设计

4.4红外遥控芯片的功耗优化结果及分析

4.4.1功耗优化前后的功耗估计结果对比

4.4.2功耗优化结果分析

4.5本章小结

第5章针对低功耗设计的验证策略

5.1低功耗设计对验证流程的影响

5.2基于SYSTEMVERILOG集成化验证技术

5.3 BJUT6122芯片中的针对低功耗设计的验证重点

5.4 BJUT6122芯片中针对低功耗设计的验证策略

5.4.1受约束的随机向量产生

5.4.2层次化的断言检查

5.4.3基于覆盖率的Random-Direct验证策略

5.5 BJUT6122芯片的验证

5.5.1 BJUT6122芯片的验证环境

5.5.2 BJUT6122芯片验证结果

5.6本章小结

第6章针对低功耗设计的逻辑综合策略

6.1逻辑综合中的低功耗优化技术

6.2 BJUT6122芯片中针对低功耗设计的综合策略

6.2.1自底向上的逻辑综合策略

6.2.2使用Design Compiler对门控时钟的综合方法

6.2.3门控时钟电路的可测性设计

6.3 BJUT6122芯片的逻辑综合结果

6.4本章小结

结论

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢

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摘要

低功耗设计是当前IC设计和研究领域的一个热点,出现了大量的功耗优化技术。设计者可以通过软硬件划分、插入门控时钟、动态频率调整、单元尺寸优化等方法,从结构级、模块级、门级乃至晶体管级进行功耗优化。 对功耗优化技术的研究大多关注于它们在IC设计流程特定环节的实现,而较少地从整体角度研究各项技术的协调及其对IC设计流程的影响。本课题通过一个红外遥控芯片BJUT6122的设计实例,就IC前端设计中的上述问题展开研究。该芯片可以应用于智能家电的低功耗便携式设备中,具有实际的应用价值。 本文首先基于对芯片应用环境和设计要求的分析,完成了芯片体系结构的划分,确定了全局异步局部同步(GALS)的互连策略;在此基础上,以功耗优化为着眼点选取具体的实现方案,完成1.3万行RTL代码编程,并对芯片的键盘扫描方式、编码格式和编码传输方式等方面都进行了低功耗设计,尽可能地降低功耗;随后,以该RTL设计模型作为依据进行功耗估计,基于对芯片翻转活动性分析,插入层次化的门控时钟单元,使芯片功耗与初始设计相比降低了13%。 随着功耗优化技术的广泛采用,由此引入的设计缺陷也日渐增多,针对低功耗设计的验证成为验证流程中的重要方面。本课题以System Verilog断言检查和受约束的随机向量生成为手段,采用直接测试和受约束的随机测试结合的验证策略,有效地解决了由功耗优化技术所带来的验证问题,保证了设计的正确性。 逻辑综合可以进行门级功耗优化,这一过程可以由EDA综合工具自动完成。本课题还根据BJUT6122的结构特点完成了逻辑综合,以及对门控时钟单元的可测性设计。 本文最后对设计工作进行了总结并提出了对进一步工作的展望。

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