《单片机原理及接口》 课程设计报告 题目：时钟系统设计 专业名称：电子信息工程 班级： 092 学号： 910706220 姓名： 2011年 12月
时钟系统设计 陈 (电子信息工程学系) 中文摘要：本设计基于单片机仿真技术，以单片机芯片AT89C52作为核心控制器，通过硬件电路的制作以及软件程序的编制，设计制作出一个多功能数字时钟系统。单片机扩展的LCD显示器用来显示秒、分、时计数单元中的值。整个设计包括两大部分：硬件部分和软件部分，以单片机为核心，蜂鸣器，数码管，晶体管等为外围器件，设计一个正常走时，报时、初始化、闹钟的数字时钟。 关键词：单片机；数字时钟；AT89C52；闹钟 1、设计目标 设计一时钟系统，系统具有时钟功能，能准确显示时、分、秒，系统还应具有校正功能：能够修改当前的时间。 2、设计环境 Windows7 Keil uVision3 Proteus7.5 3、系统硬件设计 3.1单片机控制系统： 本设计基于单片机技术原理，以单片机芯片AT89C52作为核心控制器，通过硬件电路的制作 以及软件程序的编制，利用单片机的控制作用通过LCD来直接时、分、秒，并能对其分别进行设 置、修改；利用对蜂鸣器的控制来实现闹钟功能。同时使用C语言程序来控制整个时钟显示，使 得编程变得更容易，这样通过三个模块：键盘、芯片、显示屏即可满足设计要求。 3.2各部分功能实现: 单片机采用52系列单片机。由ATMEL公司生产的AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控 制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工 业80C51产品指令和引脚完全兼容。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在线系统可编程Flash，使 得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、有效的解决方案。AT89S52具有以下标准功能： 8K字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2 级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时 器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一 切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。而且，它还具有一个看门狗（WDT）定时/计数器， 如果程序没有正常工作，就会强制整个系统复位，还可以在程序陷入死循环的时候，让单片机复
数字集成电路物理设计阶段的低功耗技术 张小花（200XXXXXXXX） 2011年六月 摘要:通过一个图像处理SoC的设计实例,着重讨论在物理设计阶段降低CMOS功耗的方法。该方法首先调整 PAD摆放位置、调整宏单元摆放位置、优化电源规划,得到一个低电压压降版图,间接降低CMOS功耗;接着,通过规划开关活动率文件与设置功耗优化指令,直接降低CMOS功耗。最终实验结果表明此方法使CMOS功耗降低了 10.92%。基于该设计流程的图像处理SoC已经通过ATE设备的测试,并且其功耗满足预期目标。 关键词: 集成电路; 物理设计; 电压降; 低功耗 Digital integrated circuit physical design phase of the low power technology luo jiang nan（2008102041） June, 2011 Abstract: through a image processing of SoC design examples, the paper discuss the physical design stage reduce power consumption method. CMOS This method firstly PAD put the position, adjusting adjustment macro unit put the position, optimizing power planning, get a low voltage pressure drop, reduce the power consumption of the CMOS indirect territory; Then, through the planning activities rate documents and set switch power optimization, reduce the power consumption of the CMOS setup instructions directly. Finally the experimental results show that the method that CMOS power consumption was reduced by 10.92%. Based on the design process of the image processing has been through the ATE the SoC test equipment, and its power consumption to meet expectations. Keywords: IC; physical design; voltage drop; low power consumption 1 引言 随着集成电路规模的扩大以及便携式和嵌入式应用需求的增长,低功耗数字集成电路设计技术日益受到重视,已成为集成电路设计的研究热点.通常低功耗设计技术包括三个方面:设计中的低功耗技术、封装的低功耗技术和运行管理的低功耗技术.其中设计中的低功耗技术包括前端设计阶段的 体系结构级低功耗技术、RTL级低功耗技术、门级低功耗技术和物理设计阶段的低功耗 技术.
YH5/640、YH26/830、YH27/1080 油压缓冲器设计原理及计算 河北东方机械厂 2006年12月10日
目录 1．油压缓冲器技术参数 (3) 2．设计原理介绍 (3) 3．产品结构分析 (4) 4．设计计算及强度校核 (5) （1）柱塞筒壁厚设计计算 （2）柱塞筒强度校核 （3）柱塞筒的稳定性校核 （4）压力缸壁厚设计计算 （5）压力缸壁厚强度校核 （6）压力缸焊缝强度校核 （7）导向套强度校核 （8）挡圈强度校核 （9）复位弹簧设计计算 （10）地脚螺栓强度校核
一、油压缓冲器技术参数见表1 表1 二、设计原理介绍 油压缓冲器是利用液体流动的阻尼，缓解轿箱或对重的冲击，具有良好的缓冲性能。油压缓冲器受到撞击后，液压油从压力缸内腔通过节流嘴与调节杆形成的环状孔隙进入柱塞筒的内腔，见图1，液压油的流量由锥形调节杆控制。随着柱塞筒的向下运动，节流嘴与调节杆形成的环状孔隙逐渐减小，导致制停力基本恒定，在接近行程末端时减速过程结束。在制停轿箱或对重过程中，其动能转化为油的热能，即消耗了轿箱或对重的动能。 排油截面积的设计：油压缓冲器的制动特性主要取决于排油截面的设计。合理地设计排油截面将使缓冲过程平稳，冲击力小。在节流嘴内孔确定的情况下，改变调节杆的锥度可达到合理的排油截面。应用流体力学原理可计算出合理的排油截面，从理论上计算出来的调节杆是一连续变
化的曲面，与锥面接近，但加工和测量比较困难。调节杆的实际锥度需要通过大量的试验后才能定型，以便达到最佳效果。 图1 三、产品结构分析 YH5/640、YH26/830、YH27/1080: 结构与我厂现有定型产品的结构基本相同，复位弹簧放在柱塞筒的内部，油标放在压力缸的侧面。该产品设计时采用全封闭结构，缓冲器作用期间无向外泄漏液压油的现象。缓冲器顶部装有密封螺塞部件，起到单向阀的作用（此项技术在我厂的定型缓冲器产品中已经采用，并获得国家专利），在缓冲器受到撞击时柱塞筒向下运动，此时密封螺塞部件受到内腔压力的作用而保持关闭的状态，当缓冲器复位时，在复位弹簧的作用下，柱塞筒向上运动，接近复位末端时单向阀打开，使缓冲器完全复位，具体结构见图2。 缓冲器的注油方式和油位检查：旋下密封螺塞部件和螺塞，从顶部注入液压油，然后用油标测量油位，油位应在油标上、下刻线之间，旋紧螺塞和密封螺塞部件。
Clocks and Timing Guide 4Q 2010 https://www.doczj.com/doc/752290427.html,/clocks 时钟及定时指南2010年第四季度
￡System Solutions for Hybrid and Electric Vehicles Table of Contents System Solutions for Hybrid and Electric Vehicles Texas Instruments in Automotive Applications ..........3Introduction to Electric Transportation ................3Why TI? ................................... .....4System Architecture of HEV/EV .....................4Battery Management Introduction to Battery Management..................5Battery Management Systems.......................6Battery Management: Applications ...................7 bq76PL536-Q1 Stackable Monitor, Protector and Balancer for Three- to Six-Series Li-Ion Cells........7 bq76PL536 Evaluation Module...................7Power Conversion Systems Introduction to Power Conversion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8DC/DC Converter Using UCC2895 ...................9DC/DC Converter Using C2000? Piccolo? MCUs .....10 C2000? Piccolo? F2802x Family (10) Charging and Charging Infrastructure Introduction to Charging and Charging Infrastructure ....12AFE031 Integrated PLC Analog Front End ............13 TI PLC Modem Development Kit (TI PLC DK).......13 Charging Systems – AC Levels 1 and 2 (Onboard) ......14Charging Systems – DC Level 3 (Offboard) ............15AC/DC Converter with PFC using C2000? Piccolo? MCUs..16 AC/DC Development Kits with C2000? MCUs ...16-17 Why Piccolo? MCUs? ........................17 Piccolo? MCUs F2802x vs. F2803x .............18 ControlSuite? Software ........... Current-Mode (CCM) Power Factor ..Motor Control Introduction to Drive and Motor Control ..Safe Motor Control with TMS570 ARM ?Introduction to Functional Safety........TMS570 MCU Development Tools.......Start/Stop Function Introduction to Start/Stop .........................24Power Management for Start/Stop Function.. (24) Start/Stop Function Using TI Analog Products .........25 TPS40210 Boost Converter .. (25) TPIC74100-Q1 Buck-Boost-Converter Integrated Switches ..........................25 TPS40090 Four-Channel Multiphase Buck DC/DC Controller (or Boost) ...............25Start/Stop Function Using the C2000? Piccolo? MCU ..26 Protector for Three- to Six-Series Li-Ion Cells ......30 DRV8312-C2-KIT Motor Driver ICs...............31 DRV8301 Brushless DC Motor Pre-Driver with Dual-Shunt Amplifiers and a Buck Converter.......31 Digital Motor Control for E-Bikes, Scooters and STOVs Evaluation Module ..................32时钟及定时时钟分配（扇出时钟缓冲器、零延迟缓冲器）时钟分配CDCLVC11xx 时钟分配CDCLVD12xx/21xx 敬请访问https://www.doczj.com/doc/752290427.html,/sc/device/CDCLVC11xx ，以获取样片及数据表。敬请访问https://www.doczj.com/doc/752290427.html,/sc/device/CDCLVD12xx/21xx ，以获取样片及数据表。主要特点高性能的1:2/3/4/6/8/10/12 ? LVCMOS 时钟扇出缓冲器超低的引脚至引脚时滞<50ps ? 超低的加性抖动<100f s R M S ? （12kHz 至20MHz ）电源电压：3.3V 或2.5V ? fmax = 250MHz （对于3.3V ）? fmax = 180MHz （对于2.5V ）? 工作温度范围：? －40℃至＋85℃采用8、14、16、20、24引脚? TSSOP 封装（全部引脚兼容）应用通用型通信、工业及消费类应用? CDCLVC11xx 是一个模块化、高性能、低偏斜 (skew)、通用型时钟缓主要特点高性能的2:4/8/12/16或双通道? 1:2/4/6/8通用至LVDS 时钟扇出缓冲器超低的加性抖动<300f s R M S ? （10kHz 至20MHz ）低输出时滞：20ps （最大值）? 通用型输入可接受LVDS 、LVPECL ? 和LVCMOS 可选的时钟输入? －控制引脚LVDS 输出，符合ANSI EAI/TIA-? 644A 标准时钟频率高达800MHz ? 2.375V 至2.625V 器件电源? LVDS 基准电压 (VAC_REF) 可用于? 容性耦合输入工业温度范围：? －40℃至＋85℃应用电信/网络? 医疗成像? 测试及测量设备? 冲器系列，其设计运用了一种模块化的思路。该系列可提供7种不同的扇出变化（1:2至1:12）。所有器件彼此之间的引脚都是兼容的，旨在方便用户的使用。该系列的全部成员均拥有相同的高性能特征，比如：低加性抖动、低偏斜和宽工作温度范围。CDCLVC11xx 支持一种异步输出启用控制功能 (1G)，该功能在1G 引脚为低电平时把输出切换至低电平状态。￡ Clocks and Timing Clock Distribution (Fan-Out Clock Buffers, Zero-Delay Buffers)Clock Distribution CDCLVC11xx Get samples and datasheets at: https://www.doczj.com/doc/752290427.html,/sc/device/CDCLVC11xx Key Features r 'BNJMZ PG IJHI QFSGPSNBODF -7$.04 DMPDL Fan-Out buffers r 7FSZ MPX QJO UP QJO TLFX QT r 7FSZ MPX BEEJUJWF KJUUFS GT 3.4 (12kHz to 20MHz)r 4VQQMZ WPMUBHF 7 PS 7 r GNBY .)[ GPS 7 r GNBY .)[ GPS 7 r 0QFSBUJOH UFNQFSBUVSF SBOHF m $ UP $ r "WBJMBCMF JO QJO TSSOP package (all pin-compatible)Applications r (FOFSBM QVSQPTF DPNNVOJDBUJPO Industrial and consumer applications The CDCLVC11xx is a modular, high-performance, low-skew, general-purpose clock buffer family designed with a modular approach in mind. There are EJGGFSFOU 'BO 0VU WBSJBUJPOT UP BWBJMBCMF "MM PG UIF EFWJDFT BSF pin- compatible to each other for easy handling. All family members share the same high-performing characteristics like low additive jitter, low skew and wide operating temperature range. The CDCLVC11xx supports an asynchronous output enable control (1G) that switches the outputs into a low state when 1G is low. Clock Distribution CDCLVD12xx/21xx Get samples and datasheets at: https://www.doczj.com/doc/752290427.html,/sc/device/CDCLVD12xx/21xx Key Features PS EVBM universal-to-LVDS clock Fan-Out buffers r 7FSZ MPX BEEJUJWF KJUUFS GT 3.4 (10kHz-20MHz) r -PX PVUQVU TLFX PG QT NBY r 6OJWFSTBM JOQVUT BDDFQU -7%4 LVPECL and LVCMOS r 4FMFDUBCMF DMPDL JOQVUT m DPOUSPM QJO r -7%4 PVUQVUT "/4* &"* 5*" " standard-compatible r $MPDL GSFRVFODZ VQ UP .)[ r 7 UP 7 EFWJDF QPXFS TVQQMZ r -7%4 SFG WPMUBHF 7"$@3&' capacitive coupled inputs r *OEVTUSJBM UFNQ SBOHF m $ UP $ Applications r 5FMFDPNNVOJDBUJPOT OFUXPSLJOH r .FEJDBM JNBHJOH r 5FTU BOE NFBTVSFNFOU FRVJQNFOU r 8JSFMFTT DPNNVOJDBUJPOT r (FOFSBM QVSQPTF DMPDLJOH The CDCLVD12xx/21xx clock buffers distribute one or two selectable clock inputs, */ */ UP PS QBJST PG EJGGFSFOUJBM -7%4 DMPDL PVUQVUT 065 065 with minimum skew for clock distribution. The buffers can accept two clock sources into an input multiplexer. The inputs can either be LVDS, LVPECL or LVCMOS.The CDCLVD12xx/21xx are specifically designed for driving 50 transmission lines. When driving the inputs in single-ended mode, the appropriate bias voltage 7"$@3&' TIPVME CF BQQMJFE UP UIF VOVTFE OFHBUJWF JOQVU QJO ￡Clock Distribution (Fan-Out Clock Buffers, Zero-Delay Buffers)Clock Distribution CDCLVC11xx Get samples and datasheets at: https://www.doczj.com/doc/752290427.html,/sc/device/CDCLVC11xx Key Features r 'BNJMZ PG IJHI QFSGPSNBODF -7$.04 DMPDL Fan-Out buffers r 7FSZ MPX QJO UP QJO TLFX QT r 7FSZ MPX BEEJUJWF KJUUFS GT 3.4 (12kHz to 20MHz)r 4VQQMZ WPMUBHF 7 PS 7 r GNBY .)[ GPS 7 r GNBY .)[ GPS 7 r 0QFSBUJOH UFNQFSBUVSF SBOHF m $ UP $ r "WBJMBCMF JO QJO TSSOP package (all pin-compatible)Applications r Industrial and consumer applications The CDCLVC11xx is a modular, high-performance, low-skew, general-purpos clock buffer family designed with a modular approach in mind. There are EJGGFSFOU 'BO 0VU WBSJBUJPOT UP BWBJMBCMF "MM PG UIF EFWJDFT BSF pin- compatible to each other for easy handling. All family members share the is low. CDCLVC11xx functional block diagram 1G Clock Distribution CDCLVD12xx/21xx Get samples and datasheets at: https://www.doczj.com/doc/752290427.html,/sc/device/CDCLVD12xx/21xx Key Features r 'BNJMZ PG IJHI QFSGPSNBODF PS EVBM buffers r (10kHz-20MHz) r r LVPECL and LVCMOS r r standard-compatible r r r -7%4 SFG WPMUBHF 7"$@3&' capacitive coupled inputs r Applications r r .FEJDBM JNBHJOH The CDCLVD12xx/21xx clock buffers distribute one or two selectable clock inp */ */ UP PS QBJST PG EJGGFSFOUJBM -7%4 DMPDL PVUQVUT 065 065with minimum skew for clock distribution. The buffers can accept two clock so ￡ Clocks and Timing Clock Distribution (Fan-Out Clock Buffers, Zero-Delay Buffers)Clock Distribution CDCLVC11xx Get samples and datasheets at: https://www.doczj.com/doc/752290427.html,/sc/device/CDCLVC11xx Key Features r 'BNJMZ PG IJHI QFSGPSNBODF -7$.04 DMPDL Fan-Out buffers r 7FSZ MPX QJO UP QJO TLFX QT r 7FSZ MPX BEEJUJWF KJUUFS GT 3.4 (12kHz to 20MHz)r 4VQQMZ WPMUBHF 7 PS 7 r GNBY .)[ GPS 7 r GNBY .)[ GPS 7 r 0QFSBUJOH UFNQFSBUVSF SBOHF m $ UP $ r "WBJMBCMF JO QJO TSSOP package (all pin-compatible) Applications r (FOFSBM QVSQPTF DPNNVOJDBUJPO Industrial and consumer applications The CDCLVC11xx is a modular, high-performance, low-skew, general-purpose clock buffer family designed with a modular approach in mind. There are EJGGFSFOU 'BO 0VU WBSJBUJPOT UP BWBJMBCMF "MM PG UIF EFWJDFT BSF pin- compatible to each other for easy handling. All family members share the same high-performing characteristics like low additive jitter, low skew and wide operating temperature range. The CDCLVC11xx supports an asynchronous output enable control (1G) that switches the outputs into a low state when 1G is low. Clock Distribution CDCLVD12xx/21xx Get samples and datasheets at: https://www.doczj.com/doc/752290427.html,/sc/device/CDCLVD12xx/21xx Key Features r 'BNJMZ PG IJHI QFSGPSNBODF PS EVBM universal-to-LVDS clock Fan-Out buffers r 7FSZ MPX BEEJUJWF KJUUFS GT 3.4 (10kHz-20MHz) r -PX PVUQVU TLFX PG QT NBY r 6OJWFSTBM JOQVUT BDDFQU -7%4 LVPECL and LVCMOS r 4FMFDUBCMF DMPDL JOQVUT m DPOUSPM QJO r -7%4 PVUQVUT "/4* &"* 5*" " standard-compatible r $MPDL GSFRVFODZ VQ UP .)[ r 7 UP 7 EFWJDF QPXFS TVQQMZ r -7%4 SFG WPMUBHF 7"$@3&' BWBJMBCMF GPS capacitive coupled inputs r *OEVTUSJBM UFNQ SBOHF m $ UP $ Applications r 5FMFDPNNVOJDBUJPOT OFUXPSLJOH r .FEJDBM JNBHJOH r 5FTU BOE NFBTVSFNFOU FRVJQNFOU r 8JSFMFTT DPNNVOJDBUJPOT r (FOFSBM QVSQPTF DMPDLJOH The CDCLVD12xx/21xx clock buffers distribute one or two selectable clock inputs, */ */ UP PS QBJST PG EJGGFSFOUJBM -7%4 DMPDL PVUQVUT 065 065 with minimum skew for clock distribution. The buffers can accept two clock sources into an input multiplexer. The inputs can either be LVDS, LVPECL or LVCMOS.The CDCLVD12xx/21xx are specifically designed for driving 50 transmission lines. When driving the inputs in single-ended mode, the appropriate bias voltage 7"$@3&' TIPVME CF BQQMJFE UP UIF VOVTFE OFHBUJWF JOQVU QJO 新 ￡Clock Distribution CDCLVC11xx Get samples and datasheets at: https://www.doczj.com/doc/752290427.html,/sc/device/CDCLVC11xx Key Features r 'BNJMZ PG IJHI QFSGPSNBODF -7$.04 DMPDL Fan-Out buffers r 7FSZ MPX QJO UP QJO TLFX QT r 7FSZ MPX BEEJUJWF KJUUFS GT 3.4 (12kHz to 20MHz)r 4VQQMZ WPMUBHF 7 PS 7 r GNBY .)[ GPS 7 r GNBY .)[ GPS 7 r 0QFSBUJOH UFNQFSBUVSF SBOHF m $ UP $ r "WBJMBCMF JO QJO TSSOP package (all pin-compatible)Applications r (FOFSBM QVSQPTF DPNNVOJDBUJPO Industrial and consumer applications The CDCLVC11xx is a modular, high-performance, low-skew, general-purpose clock buffer family designed with a modular approach in mind. There are EJGGFSFOU 'BO 0VU WBSJBUJPOT UP BWBJMBCMF "MM PG UIF EFWJDFT BSF pin- compatible to each other for easy handling. All family members share the same high-performing characteristics like low additive jitter, low skew and wide operating temperature range. The CDCLVC11xx supports an asynchronous output enable control (1G) that switches the outputs into a low state when 1G Clock Distribution CDCLVD12xx/21xx Get samples and datasheets at: 无线通信? 通用定时? CDCLVD12xx/21xx 时钟缓冲器可将一个或两个可选的时钟输入（IN0、IN1）分配至4、8、12或16对差分LVDS 时钟输入（OUT0、OUT3）之中，且时钟分配的偏斜极小。这些缓冲器能接受两个时钟源进入一个输入
嵌入式系统中的低功耗设计 2008-12-31 18:19:55 作者：电子之都来源：电子之都浏览次数：59 网友评论 0 条 经过近几年的快速发展，嵌入式系统（Embedded system）已经成为电子信息产业中最具增长力的一个分支。随着手机、PDA、GPS、机顶盒等新兴产品的大量应用，嵌入式系统的市场正在以每年30%的速度递增（IDC预测），嵌入式系统的设计也成为软硬件工程师越来越关心的话题。 在嵌入式系统的设计中，低功耗设计（Low-Power Design）是许多设计人员必须面对的问题，其原因在于嵌入式系统被广泛应用于便携式和移动性较强的产品中去，而这些产品不是一直都有充足的电源供应，往往是靠电池来供电，所以设计人员从每一个细节来考虑降低功率消耗，从而尽可能地延长电池使用时间。事实上，从全局来考虑低功耗设计已经成为了一个越来越迫切的问题。 那么,我们应该从哪些方面来考虑低功耗设计呢？笔者认为应从以下几方面综合考虑： 1.处理器的选择 2.接口驱动电路设计 3.动态电源管理 4.电源供给电路的选择 下面我们分别进行讨论： 一、处理器的选择 我们对一个嵌入式系统的选型往往是从其CPU和操作系统（OS）开始的，一旦这两者选定，整个大的系统框架便选定了。我们在选择一个CPU的时候，一般更注意其性能的优劣（比如时钟频率等）及所提供的接口和功能的多少，往往忽视其功耗特性。但是因为CPU 是嵌入式系统功率消耗的主要来源---对于手持设备来讲，它几乎占据了除显示屏以外的整
个系统功耗的一半以上（视系统具体情况而定），所以选择合适的CPU对于最后的系统功耗大小有举足轻重的影响。 一般的情况下，我们是在CPU的性能（Performance）和功耗（Power Consumption）方面进行比较和选择。通常可以采用每执行1M次指令所消耗的能量来进行衡量，即Watt/M IPS。但是，这仅仅是一个参考指标，实际上各个CPU的体系结构相差很大，衡量性能的方式也不尽相同，所以，我们还应该进一步分析一些细节。 我们把CPU的功率消耗分为两大部分：内核消耗功率PCORE和外部接口控制器消耗功率PI/O，总的功率等于两者之和，即P=PCORE+PI/O。对于PCORE，关键在于其供电电压和时钟频率的高低；对于PI/O来讲，除了留意各个专门I/O控制器的功耗外，还必须关注地址和数据总线宽度。下面对两者分别进行讨论： 1、CPU供电电压和时钟频率 我们知道，在数字集成电路设计中，CMOS电路的静态功耗很低，与其动态功耗相比基本可以忽略不计，故暂不考虑。其动态功耗计算公式为： Pd=CTV2f 式中，Pd---CMOS芯片的动态功耗 CT----CMOS芯片的负载电容 V----CMOS芯片的工作电压 f-----CMOS芯片的工作频率 由上式可知，CMOS电路中的功率消耗是与电路的开关频率呈线性关系，与供电电压呈二次平方关系。对于一颗CPU来讲，Vcore电压越高，时钟频率越快，则功率消耗越大。所以，在能够满足功能正常的前提下，尽可能选择低电压工作的CPU能够在总体功耗方面得到
时钟系统 技术方案 烟台北极星高基时间同步技术有限公司 2012年3月
第一部分：时钟系统技术方案 一、时钟系统概述 1.1概述 根据办公楼的实际情况，特制定如下施工设计方案： 时钟系统主要由GPS接收装置、中心母钟、二级母钟(中继器)、全功能数字显示子钟、、传输通道和监测系统计算机组成。 系统中心母钟设在中心机房内，其他楼各设备间设置二级母钟，在各有关场所安装全功能数字显示子钟。 系统中心母钟接收来自GPS的标准时间信号，通过传输通道传给二级母钟，由二级母钟按标准时间信号指挥子钟统一显示时间；系统中心母钟还通过传输系统将标准时间信号直接传给各个子钟，为楼宇工作人员提供统一的标准时间 二、时钟系统功能 根据本工程对时钟系统的要求，时钟系统的功能规格如下： 时钟系统由GPS校时接收装置（含防雷保护器）、中心母钟、扩容接口箱、二级母钟、数字式子钟、监控终端（也称监测系统计算机）及传输通道构成。其主要功能为： ☉显示统一的标准时间信息。 ☉向其它需要统一时间的系统及通信各子系统网管终端提供标准时间信息。 2.1 中心母钟 系统中心母钟设置在控制中心设备室内，主要功能是作为基础主时钟，自动接收GPS的标准时间信号，将自身的精度校准，并分配精确时间信号给子钟，二级母钟和其它需要标准时间的设备，并且通过监控计算机对时钟系统的主要设备进行监控。 中心母钟主要由以下几部分组成： ☉标准时间信号接收单元 ☉主备母钟（信号处理单元） ☉分路输出接口箱 ☉电源 中心母钟外观示意图见（附图） 2.1.1标准时间信号接收单元 标准时间信号接收单元是为了向时间系统提供高精度的时间基准而设置的，用以实现时间系统的无累积误差运行。 在正常情况下，标准时间信号接收单元接收来自GPS的卫星时标信号，经解码、比对后，经由RS422接口传输给系统中心母钟，以实现对母钟精度的校准。 系统通过信号接收单元不断接收GPS发送的时间码及其相关代码，并对接收到的数据进行分析，判断这些数据是否真实可靠。如果数据可靠即对母钟进行校对。如果数据不可靠便放弃，下次继续接收。
集成电路的功耗优化和低功耗设计技术 摘要：现阶段各行业的发展离不开对能源的消耗，随着目前节能技术要求的不 断提升，降低功耗成为行业发展的重要工作之一。本文围绕集成电路的功耗优化 以及低功耗设计技术展开分析，针对现阶段常见的低功耗设计方式以及技术进行 探究，为集成电路功耗优化提供理论指导。 关键词：集成电路；功耗优化；低功耗 目前现代节能技术要求不断提升，针对设备的功耗控制成为当前发展的主要问题之一。 针对数字系统的功耗而言，决定了系统的使用性能能否得到提升。一般情况下，数字电路设 计方面，功耗的降低一直都是优先考虑的问题，并且通过对整个结构进行分段处理，同时进 行优化，最后总结出较为科学的设计方案，采用多种方式降低功耗，能够很大程度上提升设 备的使用性能。下面围绕数字电路的功耗优化以及低功耗设计展开分析。 一、设计与优化技术 集成电路的功耗优化和低功耗设计是相对系统的内容，一定要在设计的每个环节当中使 用科学且合理的技术手段，权衡并且综合考虑多方面的设计策略，才能够有效降低功耗并且 确保集成电路系统性能。因为集成电路系统的规模相对较大且具有一定的特殊性，想要完全 依靠人工或者手动的方式来达到这些目的并不现实且缺少可行性，一定要开发与之对应的电 路综合技术。 1 工艺级功耗优化 将工艺级功耗应用到设计当中，通常情况下采取以下两种方式进行功耗的降低： 首先，根据比例调整技术。进行低功耗设计过程中，为了能够实现功耗的有效降低会利 用工艺技术进行改善。在设计过程中，使用较为先进的工艺技术，能够让设备的电压消耗有 效缩减。现阶段电子技术水平不断提升，系统的集成度也随之提高，目前采用的零件的规格 也逐渐缩小，零件的电容也实现了良好的控制，进而能够很大程度上降低功耗。借助比例技术，除了能够将可见晶体管的比例进行调整，而且也能够缩小互连线的比例[1]。目前在晶体 管的比例缩小方面，能够依靠缩小零件的部分重要参数，进而在保持性能不被影响的情况下，通过较小的沟道长度，确保其他的参数不受影响的栅压缩方式，进而将零件的体积进行缩减，同时也缩短了延长的用时，使功耗能够有效降低。针对互连线缩小的方式主要将互连线的整 个结构进行调整，工作人员在进行尺寸缩减的过程中，会面临多方面的难题，比如系统噪音 无法控制，或者降低了电路使用的可靠性等等。 其次，采用封装技术进行降低。采用封装技术，能够让芯片与外部环境进行有效的隔离，进而避免了外部环境给电气设备造成一定的破坏与影响，在封装阶段，芯片的功耗会受到较 大的影响，因此需要使用更加有效的封装手段，才能够提升芯片的散热性，进而有效降低功 耗[2]。在多芯片的情况下，因为芯片与其他芯片之间的接口位置会产生大量的功耗，因此针 对多芯片采取封装技术，首先降低I/0接口的所有功能，接着解决电路延迟的问题，才能够 实现对集成电路的优化。 2 电路功耗优化 一般情况下，对电路级的功耗会选择动态的逻辑设计。在集成电路当中，往往会包含多 种电路逻辑结构，比如动态、静态等等，逻辑结构从本质上而言具有一定的差异性，这种差 异性也使得逻辑结构有着不同作用的功能。动态逻辑结构有着较为典型的特性[3]。静态的逻 辑结构当中所有的输入都会对接单独的MOS，因此逻辑结构功耗更大，动态的逻辑结构当中 电路通常具备N、M两个沟道，动态电路会利用时钟信号采取有效的控制，进而能够实现预
时钟缓冲器基础知识 时钟是所有电子产品的基本构建块今天。用于在同步数字系统中的每个数据过渡，有一个时钟，用于控制的寄存器中。大多数系统使用晶体，频率时序发生器（FTGS ），或廉价的陶瓷谐振器来产生精确的时钟同步的系统。此外，时钟缓冲器被用来创建多个副本，乘，除时钟频率，甚至移动时钟边沿向前或向后的时间。许多时钟缓冲解决方案已经创造了超过过去几年，以解决当今高速逻辑系统所需的许多挑战。其中一些挑战包括：高工作频率和输出频率，传播延迟从输入到输出，输出到输出歪斜引脚之间，周期tocycle和长期抖动，扩频，输出驱动强度，I / O电压标准和冗余。因为钟表是最快的信号系统，通常最重的负载下，特别考虑必须在创建时钟树时发出。在这一章中，我们列出了非PLL和基于PLL的缓冲区的基本功能，并显示这些设备如何被用来解决高速逻辑设计挑战。 在当今的典型的同步设计中，通常需要多个时钟信号，以驱动各种组件。创建副本的所需数目的时钟树的构建。树开始于一个时钟源，例如振荡器或外部信号并驱动一个或多个缓冲器。缓冲器的数量通常是依赖于目标设备的数目和位置。 在过去几年里，通用逻辑组件被用来作为时钟缓冲器。这些是足够的时间，但他们做一点维持时钟的信号完整性。事实上，它们实际上是一个不利的电路。随着时钟树中的速度和时序容限降低增加，传播延迟和输出歪斜变得越来越重要。在接下来的几节中，我们讨论了旧设备，为什么他们却不足以应付当今的设计需求。与现代缓冲区相关的常见术语的定义如下。最后，我们解决了现代时钟缓冲器的属性具有和不具有PLL。经常被用作时钟源的FTG是一种特殊类型的PLL时钟缓冲器。 ◆早期的缓冲器 一种时钟缓冲器是一种装置，其输出波形随输入波形。输入信号传播通过该设备并重新驱动输出缓冲器。因此，这种装置具有与它们相关联的传播延迟。此外，由于通过每个输入输出路径上的设备的传播延迟之间的差异，将歪斜的输出之间存在。一类非PLL时钟缓冲器的一个例子是74F244 ，可从几个制造商。这些设备已经面世多年，是适用于设计中的频率分别为20MHz以下。设计师时钟和风扇出来，只会令到在电路卡上的多个同步设备。有了这些缓慢的频率和相关的上升时间，设计师们适当的利润，用以满足建立和保持时间的同步接口。然而，这些缓冲区是不是最佳的为今天的高速时钟要求。该74F244患有长传播延迟（3 ?5 ns）和长输出到输出偏斜延迟。基于非PLL时钟缓冲器在最近几年有所改善，并使用更先进的I / O设计技术来提高输出至输出偏斜。随着时钟周期越短，在时钟分配系统的不确定性或歪斜变得更加的一个因素。由于时钟用于驱动处理器和同步系统部件之间的数据传输，时钟分配系统是系统设计的一个重要组成部分。时钟分配系统的设计，不采取歪斜考虑可能会导致系统性能下降和可靠性。 ◆时钟偏差 歪斜是在指定发生在同一时间的两个信号的到达时间的变化。歪斜是由驱动装置和变异引起的电路板走线布局变化的电路板延时器的输出歪斜。由于时钟信号驱动系统的许多部件，并且因为所有这些组件应该正好在同一时间，以进行同步接收的时钟信号，在时钟信号的其目的地的到达的任何变化将直接影响系统的性能。歪斜通过改变时钟边沿的到来将直接影响系统的利润。因为在同步系统中的元素所需要的时钟信号，以在同一时间到达时，时钟偏差减小其内的信息，可以通过从一个装置到下一个循环时间。 随着系统速度的提高，时钟偏差的总周期时间的比例越来越大。当循环次数分别为50纳秒，时钟歪斜很少是设计重点。即使是歪斜的周期时间20 ％，它不会引起任何问题。作为循环次数下降到15ns少，时钟偏差，需要不断增加的设计资源的量。现在，通常情况下，这些高速系统中只能有10 ％专门用于时钟偏移的时序预算的，所以很明显，它必须减少。 有两种类型的时钟偏差的影响系统性能。时钟驱动器会导致固有偏差和所述印刷电路板