基于擴(kuò)展指令集的近閾值8051微處理器設(shè)計(jì).pdf

1、無線傳感網(wǎng)是近年來興起的一種重要的嵌入式應(yīng)用，它在物聯(lián)網(wǎng)、環(huán)境監(jiān)控等眾多高新領(lǐng)域中發(fā)揮重大作用。無線傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的核心是一個(gè)典型的微處理器，它的工作頻率通常在10MHz以下，功耗往往也小于mW數(shù)量級(jí)。這種低性能、低功耗的電路需要特殊的設(shè)計(jì)。
　　本文分析和歸納了微處理器的能耗優(yōu)化技術(shù)，將其分為電路層次、架構(gòu)層次和系統(tǒng)層次三種不同類型，并且主要從電路層次的近閾值技術(shù)和系統(tǒng)層次的指令優(yōu)化技術(shù)出發(fā)，面向無線傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了一款低功耗的8

2、051微處理器。
　　在電路層次，本文基于SMIC0.13um混合信號(hào)工藝開發(fā)了一套目標(biāo)電壓為0.6V的近閾值數(shù)字邏輯單元庫，并基于該庫實(shí)現(xiàn)了近閾值的8051微處理器。流片測(cè)試結(jié)果表明，該處理器以0.6V電壓供電時(shí)，最大能夠工作于10MHz系統(tǒng)頻率，此時(shí)其功耗僅為720uW，滿足無線傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)應(yīng)用的需求。
　　在上述工作基礎(chǔ)上，本文在系統(tǒng)層次基于MCS51指令集，面向無線傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)中幾種典型的輕量加密算法進(jìn)行了專用指令集