隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,越來越多的傳感和識(shí)別設(shè)備接入到物聯(lián)網(wǎng)中,這勢必會(huì)增加物聯(lián)網(wǎng)SOC上的引腳數(shù)目。而集成電路技術(shù)是朝著尺寸更小的方向發(fā)展。尺寸更小,在芯片上設(shè)計(jì)的引腳數(shù)目將會(huì)更少。引腳數(shù)的減少意味著在物聯(lián)網(wǎng)上將使用新的總線接口來兼容不同的接口,從而使一種總線可掛載多個(gè)傳感和識(shí)別設(shè)備。I3C接口在物聯(lián)網(wǎng)SOC上的應(yīng)用正好解決了物聯(lián)網(wǎng)的端口問題。基于上述的研究背景,本設(shè)計(jì)將對(duì)I3C接口在物聯(lián)網(wǎng)SOC上的應(yīng)用進(jìn)行物理層的設(shè)計(jì)仿真。本文通過對(duì)傳輸鏈路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和端接方式使用DOE的時(shí)域仿真分析方法,提出了將I3C接口應(yīng)用到物聯(lián)網(wǎng)SOC上的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和端接方式的SI設(shè)計(jì)規(guī)則。主要工作和內(nèi)容如下:首先本文研究了信號(hào)完整性的反射、串?dāng)_以及其他影響因素的產(chǎn)生機(jī)制以及優(yōu)化方法,并且分析了信號(hào)完整性傳統(tǒng)的時(shí)域仿真方法與頻域仿真方法。之后本文對(duì)物聯(lián)網(wǎng)物理層接口的電氣要求進(jìn)行分析,同時(shí)也對(duì)I3C接口的電氣特性以及工作模式進(jìn)行分析。根據(jù)上述的分析,本文總結(jié)出針對(duì)本設(shè)計(jì)的約束規(guī)范。本文選擇的I3C工作模式為12.5MHz下的HDR-DDR模式。信號(hào)電平周期的最小值為24ns。信號(hào)建立時(shí)間的最小值為3ns。信號(hào)保持時(shí)間的最小值為0ns。低電平的最大值為0.18V。高電平的最小值為1.02V。其次是對(duì)本設(shè)計(jì)的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行信號(hào)完整性的DOE時(shí)域仿真分析。首先是對(duì)電路結(jié)構(gòu)各個(gè)模塊進(jìn)行參數(shù)提取。主要包括使用Siwave軟件提取拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的S參數(shù)并使用IDEM軟件將S參數(shù)文件轉(zhuǎn)成網(wǎng)表文件。其次是使用ANSYS EM軟件對(duì)傳輸網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行建模與設(shè)計(jì),并提取W Element文件。最后則是使用不同的端接方式端接本設(shè)計(jì)中的雙菊花鏈路的不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),并進(jìn)行傳輸拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和端接方式的DOE仿真。通過HSPICE的DOE仿真分析,完成了對(duì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)各傳輸線長度的確定以及端接方式各端接電阻和電容的確定。其中,將使用DOE方法,對(duì)總仿真數(shù)量高達(dá)10000多個(gè)的HSPICE文件進(jìn)行逐個(gè)仿真和分析。確定拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的傳輸線總長度應(yīng)確保在2.68m以內(nèi),各負(fù)載間的傳輸線長度在一定范圍內(nèi)遵循間隔性長和短的原則。端接的具體結(jié)果以對(duì)菊花鏈對(duì)稱拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的分析為例,上拉端接的電阻為170Ω,下拉端接的電阻為200Ω,戴維南端接的兩個(gè)電阻為440Ω,AC端接的電阻為185Ω,電容為25nF。最后則對(duì)不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和不同端接方式的組合進(jìn)行功耗分析。對(duì)于雙菊花鏈路不均衡的分支負(fù)載個(gè)數(shù)為4和6的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),當(dāng)進(jìn)行AC端接時(shí),電路的整體平均功耗為10.2mW。本文針對(duì)I3C在物聯(lián)網(wǎng)上的應(yīng)用進(jìn)行設(shè)計(jì)前預(yù)仿真,提出了針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)SOC應(yīng)用I3C接口的物理層設(shè)計(jì)的SI參考準(zhǔn)則。通過對(duì)本設(shè)計(jì)的預(yù)仿真,可以提高設(shè)計(jì)上的效率,節(jié)省時(shí)間成本。因?yàn)閭鬏旀溌返耐負(fù)浣Y(jié)構(gòu)負(fù)載,特性阻抗很難求出。本設(shè)計(jì)首次使用阻抗匹配的DOE仿真方法來匹配端接阻抗,大大提高了仿真效率,為復(fù)雜拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的端接匹配提供了很好的借鑒。
【學(xué)位單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TN929.5;TP391.44
【部分圖文】：

變而導(dǎo)致的信號(hào)完整性問題就是所謂的信號(hào)反射。一般的表現(xiàn)形式有振鈴現(xiàn)象（圖2.1）、臺(tái)階現(xiàn)象（圖 2.2）以及信號(hào)邊沿的回勾現(xiàn)象（圖 2.3）。圖2.1 振鈴現(xiàn)象圖2.2 臺(tái)階現(xiàn)象

圖2.2臺(tái)階現(xiàn)象

西安電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文8圖2.3 回勾現(xiàn)象信號(hào)的反射，是由于阻抗不連續(xù)引起的。假設(shè)信號(hào)在傳輸線上傳輸時(shí)，經(jīng)過傳輸線的阻抗突變處，如圖 2.4 所示。區(qū)域 1 的阻抗是 Z1，區(qū)域 2 的阻抗是 Z2。那么在此基礎(chǔ)上可以分析在分界面處的電壓和電流情況。區(qū)域1 Z1區(qū)域2 Z2Vincident VtransmittedIincidentItransmittedVreflectedIreflected圖2.4 阻抗突變處示意圖如圖 2.4 所示，在阻抗突變的分界面處應(yīng)滿足電壓連續(xù)的特性，否則將在該分界面處產(chǎn)生無窮大的電場，現(xiàn)實(shí)中這是不可能的。同樣，在分界面處應(yīng)滿足電流連續(xù)的特性，否則將產(chǎn)生無窮大的磁場[20]。因此式（2-1）和（2-2）必須成立。1 2V =V （2-1）1 2I I （2-2）由歐姆定律可知，式（2-3）和式（2-4）必須成立。
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本文編號(hào)：2841997