Tanner为物联网设计构思出示解决方案

admin 0 条评论 2019-12-28 21:14

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Tanner为物联网设计构思出示解决方案

简介

为取得成功开发设计出联接现实世界主题活动与互联网的商品,物联网(IoT)设计构思与多个设计构思制造行业开展了紧密融合。对当今的工程项目师来讲,每一设计构思制造行业都具有挑战性。融合所有设计构思制造行业共同创建IoT商品,将会会对设计构思团队造成极大的工作中压力。图1展现了一款典型IoT器件及它带有的各元素。

图1:典型的IoT器件

该IoT器件包括1个与互联网联接的传感器和执行器。传感器信号以放大器或低通滤波器的方式发送到模拟信号解决设备设备。输出結果联接至模拟/数字(A/D)转换器,转换成数字化信号。该信号被发送至包括微操纵器或微解决器的数字逻辑模块。相反地,执行器由模拟驱动器依据数字/模拟(D/A)转换器开展操纵。传感器遥测信号发送以及操纵信号接收,依据应用诸如WiFi、蓝牙、ZigBee之类的规范协议或订制协议的射频模块开展。射频器件将统计数据依据智能手机或PC传送至云端。

设计构思集成

这种重要IoT作用模块能够由现成的离散元器件组装而成。可是,将图1所示的元器件集成到少数独立封装设计构思中并非易事。

集成意味着IoT器件成本费、规模、特性和功耗的改进。创建多作用芯片能够降低元件总数并改进设计构思集成。图2展现了2个集成的例子。一间射频芯片企业新提升了微操纵器、A/D转换器和D/A转换器。另一间传感器企业则新提升了模拟信号解决和A/D转换器。

图2:集成多作用芯片案例

IoT设计构思挑战

IoT设计构思所面临的第1个基础挑战是集成。让大伙儿从图3假定的IoT设计构思进一步展开讨论。

图3:赛车队的轮胎工作中压力监测系统软件

一辆赛车的四个轮胎都嵌入了轮胎工作中压力监测设备设备。监测设备设备将轮胎工作中压力值发送至车载基站,后者再将统计数据发送到云端,便于赛车队开展监测。假如工作中压力太低,赛车队将收到警报,指示驾驶员前往检修站。

MEMS工作中压力传感器能够持续测量轮胎的气压。该传感器发出的模拟信号被放大,随后转变为数字信号。数字接口将这种信号发送到微操纵器开展解决,后者再将统计数据发送至射频器件。车载基站接收来源于射频器件的统计数据,随后将统计数据上传到云端。赛车队的软件能够解读统计数据流并出示轮胎工作中压力读数。系统软件选用电池为超级电容器开展充电,而后者将为微操纵器和射频器件出示电源。

轮胎工作中压力设计构思为IoT设计构思造成了1个基础挑战:图4展现了共存于IoT器件内的四个设计构思制造行业。

图4:四个IoT设计构思制造行业

当设计构思集成涉及2个或很多设计构思制造行业,IoT设计构思将面临更大的挑战。IoT设计构思要求融合这四个设计构思制造行业,十分是在是在同一芯片的状况下。即便组件针对的是之后再融合的不一样芯片,在版图布局和验证全过程中,它们仍务必协同工作中。在轮胎工作中压力设计构思中,A/D和放大器归属于模拟制造行业,数字接口和微操纵器归属于数字制造行业,射频器件归属于射频制造行业,而工作中压力传感器归属于MEMS器件。设计构思团队务必先绘制混合模拟与数字、射频和MEMS的设计构思,开展芯片版图布局,随后执行元器件和顶层仿真。

Tanner的解决方案

Tanner为IoT设计构思出示了自顶向下的单一设计构思步骤,将四个设计构思制造行业融合在一块儿。不论是设计构思单一芯片還是多芯片的IoT器件,您都能够应用这一设计构思步骤创建和仿真这一IoT器件:

设计构思绘制和仿真。S-Edit能够绘制一切给定单元的多个抽象级别的设计构思。您能够将单元表达为原理图、RTL或SPICE,随后将这种描述转换到仿真。T-Spice能够仿真与S-Edit完全集成的设计构思的SPICE和Verilog-A表达。ModelSim则可仿真设计构思的数字和Verilog-D一部分。

仿真混合信号设计构思。S-Edit创建Verilog-AMS网表,随后传递给T-Spice。T-Spice将网表全自动分割为设计构思的模拟仿真一部分以及在ModelSim中开展的数字仿真一部分,如图5所示。

图5:模拟和数字分区开展仿真

二种仿真器被全自动调用,而在仿真期内,它们中间将来回传送信号。这意味着不论您应用哪种设计构思实施语言,您只需从S-Edit运作仿真,设计构思就被全自动拆分到每个仿真器中。之后,您能够应用ModelSim或T-Spice波形查看器查看結果。

布局设计构思。应用L-Edit开展物理设计构思,您能够创建出针对IoT设计构思完整的自定义版图。通用MEMS元素和特定曲线的参数化版图库可推动MEMS设计构思。

实施MEMS器件

由于与封装和生产制造制造加工工艺有关,MEMS元件是决策器件特性的重要要素。在上述工作中压力传感器例子中,工作中压力施加于蚀刻腔上的振膜。如图6所示,封装务必足够深方能适应腔体。为描述传感器的特征,您务必依据施加的工作中压力开展仿真。

图6:MEMS工作中压力传感器

您能够创建工作中压力传感器的3D模型,随后剖析其物理特性。可是,您务必2D掩模能够生产制造制造MEMS器件。怎样从3D模型中衍生出2D掩模呢?您能够遵循图7所示的步骤,即以掩模为导向,随后取得成功生产制造制造出传感器。

从L-Edit的2D掩模版图刚开始创建器件。随后,指示L-Edit依据这种掩模全自动生成3D模型,进而出示生产制造制造步骤的仿真。应用您钟爱的有限元软件执行3D剖析,如发觉一切难题,能够开展迭代。对2D掩模版图开展适度的修改,随后重复步骤。依据这一以掩模为导向的步骤,您能够在运作的MEMS器件中开展仿真集成,由于您能够立即创建最终用以生产制造制造目地的掩模,而并非从3D模型开展逆向工作中。

图7:以掩模为导向的MEMS步骤

结语

IoT设计构思的基础挑战是融合模拟、数字、射频和MEMS四个设计构思制造行业。Tanner设计构思步骤旨在选用集成设计构思、仿真、版图布局和验证的设计构思步骤,在一切设计构思制造行业中开展无缝协作。

大家看了上面关于Tanner为物联网设计构思出示解决方案的文章,如果您有什么不清楚的欢迎和我联系!

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