【摘 要】
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实时时钟（RTC）是一种具有广泛应用用途的用于跟踪时间信息的专用集成电路,适用于需要准确计时和低功耗的场合,当前的实时时钟大多采用同步电路结构,然而同步时钟树和无效电平翻转产生的动态功耗限制了实时时钟芯片可以达到的最低功耗,因此使用异步电路模型实现实时时钟具有意义。本文使用异步Link-joint自时钟电路模型,提出了一种基于四线SPI接口,具有计时、定时和异步中断响应功能的异步实时时钟体系结构。
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实时时钟（RTC）是一种具有广泛应用用途的用于跟踪时间信息的专用集成电路,适用于需要准确计时和低功耗的场合,当前的实时时钟大多采用同步电路结构,然而同步时钟树和无效电平翻转产生的动态功耗限制了实时时钟芯片可以达到的最低功耗,因此使用异步电路模型实现实时时钟具有意义。本文使用异步Link-joint自时钟电路模型,提出了一种基于四线SPI接口,具有计时、定时和异步中断响应功能的异步实时时钟体系结构。通过异步握手信号控制器组成的控制网络对电路中的寄存器进行自时钟控制,进而实现了实时时钟的异步控制通路和数据通路的组合设计。针对异步电路缺乏综合设计方法和实现芯片普遍面积过大的问题,本文提出了一种基于异步Link-joint自时钟电路模型的有握手电路单元设计、控制流综合算法和相应的综合工具链CLAM,并通过BDD算法和遗传算法在行为级定义、逻辑锥和网表的多层级综合和优化,有效降低了异步电路结构的复杂性和芯片面积。基于CLAM工具链和SMIC55纳米工艺,本设计采用自下而上的设计方法,使用LISP语言对实时时钟进行前端设计,利用Synopsys公司的EDA工具进行后端设计、验证和功耗分析。经过对仿真结果的分析,本设计相对于同步实时时钟芯片部分面积减少5.8%,总功耗最大降低了85.08%。
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