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遥控编解码器ASIC的设计

2020-12-02阅读(645)

遥控编解码器ASIC的设计

论文摘要

具有地址码学习能力的多功能遥控编码芯片（MT-5）和解码芯片（MR-5）可以广泛地应用于民用和军用领域里多种设备的遥控操作和远程数据传输。编码芯片可以向解码芯片传输地址码学习请求信号,解码芯片接收到该请求后,进行请求状态识别和其它数据检测,再进行地址码学习。学习完成后,编码芯片再向解码芯片输送控制功能请求信号,解码芯片接收到该信号后进行请求状态识别、地址码判断和其它数据检测,并进行相应的控制功能驱动。文中设计的遥控编解码芯片以数字电路为主,并含有少量的模拟电路。整个设计划分为前端和后端设计两大部分。按照该对芯片的功能和电气参数的要求,前端设计采用了“自顶向下”的设计方法。首先在Quartus II环境下分别对该对芯片进行功能模块划分、行为级描述、功能仿真和验证;然后在Tanner环境下,采用全原理图输入的设计方法分别对各功能模块进行具体的电路设计和T-Spice仿真,提出了多种设计巧妙的电路结构,精简了电路规模,优化了电路性能;最后通过FPGA硬件验证,证明了前端电路设计的实际可行性。后端设计在Tanner L-edit软件中完成,严格按照工艺文档及设计规则文档编写了相应的工艺文件及DRC、LVS检查文件。使用全定制的方法设计了该芯片所需的基本单元版图库,并最终调用基本单元版图完成了编码芯片和解码芯片的版图设计。单元版图和两个芯片的整体版图都通过了物理验证。为了缩小芯片版图面积,版图设计采用全手工布局布线的方法完成,最大程度上优化了版图面积和性能。该对芯片采用5V、0.5μm的N-Well硅栅工艺,双层金属布线,成本较低,工艺成熟、稳定可靠,为芯片良好的市场前景打下了基础。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  • 1.1 无线遥控编解码器的发展
  • 1.2 课题研究的主要成果和论文章节安排
  • 第二章 编解码芯片设计流程及版图设计平台
  • 2.1 编解码芯片的设计流程
  • 2.2 选择合适的EDA设计工具
  • 2.3 编解码芯片后端设计平台
  • 2.4 本章小结
  • 第三章 编解码芯片参数设计和功能仿真
  • 3.1 芯片功能及相关电气参数
  • 3.1.1 功能的定义
  • 3.1.2 电气参数的确定
  • 3.2 编码方式
  • 3.2.1 基带码型的选择
  • 3.2.2 帧结构的选择
  • 3.3 编码系统的编码思路和仿真
  • 3.3.1 编码思路
  • 3.3.2 编码系统的行为级描述和功能仿真
  • 3.4 解码系统的解码思路和仿真
  • 3.4.1 解码思路
  • 3.4.2 解码系统的行为级描述和功能仿真
  • 3.5 整个编解码系统的功能仿真
  • 3.6 本章小结
  • 第四章 编解码芯片各模块电路设计及硬件验证
  • 4.1 振荡电路
  • 4.1.1 振荡器的分类与概述
  • 4.1.2 振荡器的选择
  • 4.2 时序产生电路
  • 4.3 按键防抖动电路
  • 4.4 上电复位电路
  • 4.5 位同步电路
  • 4.6 编码输出电路
  • 4.7 取样电路
  • 4.8 帧同步检测及数据锁存电路
  • 4.8.1 帧同步检测
  • 4.8.2 数据锁存
  • 4.9 功能数据位检测和奇偶校验电路
  • 4.10 地址码学习电路
  • 4.11 过压保护电路
  • 4.12 输出控制电路
  • 4.13 芯片总体电路
  • 4.14 基于FPGA的编解码芯片的硬件验证
  • 4.14.1 编码芯片的硬件验证
  • 4.14.2 解码芯片的硬件验证
  • 4.15 本章小结
  • 第五章 遥控编解码芯片的版图设计及分析
  • 5.1 基本单元库及其组成
  • 5.2 工艺文件
  • 5.3 设计规则
  • 5.4 基本单元版图库的建立
  • 5.4.1 非门（INV）单元版图设计及验证
  • 5.4.2 与非门单元版图设计
  • 5.4.3 或非门单元版图设计
  • 5.4.4 D触发器（DFF）单元版图设计
  • 5.5 输入、输出电路设计
  • 5.5.1 输入端口静电保护电路的设计
  • 5.5.2 输出端口静电保护电路的设计
  • 5.5.3 输入输出端口焊压块（Pad）版图设计
  • 5.6 遥控编解码芯片的整体版图设计
  • 5.7 后仿真
  • 5.8 本章小结
  • 第六章 总结与展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 作者在攻读硕士期间的主要研究成果
  • 附录

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