地址总线低功耗编码的设计与实现

对降低地址总线功耗的编码方法研究与应用正在逐渐增多。本文在简述地址总线上的功耗来源的基础上，介绍了几种典型的地址总线低功耗编码方法，通过结合实际采用的T0编码，能有效地降低智能卡芯片的功耗。

CMOS电路中的功耗来源于两部分：一部分为静态功耗，由漏电和其它静态电流产生；另一部分为动态功耗，由短路电流和负载电容充放电产生。这两部分中共有三种最主要的消耗：跳变损耗(switching loss)、短路损耗(short-circuit loss)、漏电损耗(leakage loss)。短路损耗这部分功耗占总功耗的10-15%，而跳变损耗引起的功耗则占到总功耗的70%～80%。N位地址总线的跳变功耗表达式为：

其中，N表示地址总线宽度，Cload表示平均每位地址线的负载，VDD为电源电压，α表示一个周期内平均电容充放电的次数，f是操作频率，α×f表示翻转率。

智能卡芯片内部的地址总线，要将RAM、ROM等模块相连接，负载比较重，而且地址总线一般走线也比较长，这无疑都将增大地址总线的负载电容。同时，CPU对存储器访问频繁，也增大了地址总线的翻转频率。因此，地址总线上消耗的功耗比较大。

低功耗地址编码方法

对地址总线进行低功耗设计主要是对其进行低功耗编码，方法有BI(Bus－Invert)和T0(Zero-Transition)、格雷码、WZE编码等。它对CPU送出的t时刻与t-1时刻N位地址总线进行比较，总线上变化的位数如果大于N/2，则将总线取反外送，否则就直接外送。地址接收端收到地址后是否取反根据INV信号线来确定。例如，地址总线为4位，t-1时刻为0000，t时刻为1111，那么将1111取反后送出去。

BI编码公式如下所示:

式中的b(t)是指t时刻的实际地址，B(t)是编码后的地址，H(t)是b(t)和b(t.1)相异的位数。

BI解码公式如下所示：

其中，J(t)为解码后的地址总线。

T0码通过增加一条冗余连线INC来通知地址的接收端总线上的地址是否连续。如果INC为高，表明总线上的地址是连续的，此时所有的地址总线保持不变，地址接收端自动将上一地址加1，作为当前的地址；如果INC为低，表明前后两次地址并非连续，此时总线将正常地传送地址码。