即使是小物联网设计可以在架构和集成有足够的复杂性。
通常在谈到复杂性systems-on-chip (soc)拖出怪物的例子:应用处理器,巨大的人工智能芯片,等等。打破这一传统,考虑一个物联网(物联网)设计,与大量的复杂性仍然可以挑战工程师架构和集成。这种复杂性源于两个司机:功耗很低,即使使用MEMS收获力量而不是电池,并快速建立一个巨大的家庭的产品基于一个共同的SoC平台同时保持严格控制开发和单位成本。
图1:低功耗TI CC26xx处理器的框图。(来源:林利集团,“低功耗设计使用NoC技术”;TI)
这些类型的不间断物联网芯片,需要实时时钟来叫醒系统定期到意义,计算,然后回去睡觉沟通;单片机(MCU)控制,加工,加上安全特性;和本地内存和闪存存储软件。所需的I / O配置、调试和连接到多个外部传感器/致动器。还必需是一个无线接口,如蓝牙低能量,因为目标是首先在仓库应用程序和相对短程链接是好的应用程序。
这已经是一个复杂的SoC,设计师还没有开始考虑添加更多的功能。的产品建立在这个芯片上运行多年来一枚硬币电池或太阳能电池板,几乎所有这些功能大部分时间是关闭的。大多数设备必须在电力领域和很有可能可切换的切换电压域动态电压和频率扩展(dvf)支持。电源管理器需要控制这个功率和电压开关,必须建立/生成SoC。电源状态控制器将控制和状态寄存器(csr)最终与嵌入式软件堆栈。
图2:有十TI CC26xx SoC电力领域。处理器有两个电压域除了不间断逻辑(标有*)。(来源:林利集团,“低功耗设计使用NoC技术”;TI)
贯穿这个SoC互连,片上通信骨干连接这些设备,接口和csr。记住互联电力消费,即使是被动的,通过时钟切换,甚至泄漏功率而静止。因为他们连接一切,传统的公共汽车是所有或全部关闭,这不是好当以弥补额外年的电池寿命。设计师还需要互连中的细粒度的电源管理,另一个老总线技术能力缺乏。
设计团队如何实现极低的功耗在物联网芯片喜欢这些吗?通过倾销耗电总线和切换到network-on-chip (NoC)互连。
实际生产芯片实现显示,切换到NoC降低总体能耗由2到9倍相比,公共汽车和闩。主要原因国有石油公司有更低的能耗将下模的国有石油公司相比,公共汽车和横杆和多级时钟门控(本地、单元级和根),使复杂的多个功率域的实现。这提供了三个级别的时钟门控。TI的物联网芯片,多个重叠的权力和时钟域实现的工程团队来满足他们的用例使用最少的力量可能同时限制电流消耗0.55 ma在空闲模式。使用NoC减少活动和备用电源允许团队创建物联网芯片可以运行了一年多使用标准CR2032硬币电池。
低功率不足以创造成功的物联网芯片。这些市场是变化无常的,需要低成本的无线连接,同时满足不断变化的要求标准,传感器、显示、和致动器的接口。现在工程师必须考虑变异或衍生品,基于我们最初的物联网平台架构。这些的范围可以从一个窄带无线选择农业物联网(NB-IoT)和物流市场一个音频接口报警和基于ai异常检测。完美的战略意义创建多个导数从公共建筑SoC芯片平台,但这将如何影响实现如果有人犯了一个错误的选择公共汽车?传统的总线结构平面布置图不成比例的影响。改变一个小功能,平面布置图可能大幅改变,导致事实上的“re-spin”芯片的架构,击败了拥有一个平台战略的目的。一个工程师可以预测的同时还致力于基线产品?有办法建立更多的楼层平面图可重用性成第一个实现吗?
低功耗soc的平台战略不仅仅是互连的IP。工程师调整和提高每个设计通过添加、删除或重新配置ip,并优化互连结构和电源管理,软件接口硬件也会改变。获得该接口完全正确很重要。一个错误可能会使设备非营运,但至少有人会很快弄清楚。更具破坏性的底线将会是一个小错误可能在力量上留下域时,应该关闭。预计1年电池寿命下降到三个月。万无一失的内存映射不能依靠手动更新和验证。它必须自动生成。IP-XACT基于IP部署技术提供了最先进的功能保持可追溯性,保证正确性的这种类型的设计在整个产品生命周期数据。
尽管这些设计与mega-SoCs相比非常小,仍有大量的复杂性,然而大量的机会让它错了。有关更多信息,联系Arteris IP。
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电力饿为什么NoC会低于一个横梁或只是简单的公共汽车吗?NoC本身就是一种横梁…这种说法很可疑。
你不能比较设计功耗没有提供详细描述
抱歉迟了回应:是度假!
我们需要考虑系统级:
*物联网的NoC芯片的一个优点是你可以精确控制电源和时钟域在芯片内。尽管上面的TI SimpleLink框图似乎并不复杂,10权力领域,通过NoC独立控制。一旦你把电压缩放和时钟频率不同的选项,你会得到一个非常复杂的芯片,啜饮权力在远低于可能与一辆公共汽车或横梁。
*另一个优势是,物联网芯片上的赚钱方式是有一个共同的平台与多个变体。变体有着不同的无线电的组合,不同的传感器类型,等等。这些变异可能有数万和大多数这些芯片将不会成功的市场。但几大获成功!NoC是允许我们的物联网客户容易即插即用不同传感器和无线基带IPs的通用平台,而不影响其他SoC设计。
希望会有帮助!
库尔特