无线传感器网络SOC芯片的低功耗设计 (1)
发送FIFO，接收FIFO：为接收，发送帧缓冲区，用来存放MAC层的数据负载。
SFR特殊功能寄存器：1、中断寄存器。主要有发送、接收中断标志、中断使能位，FIFO溢出标志位，发送、接收启位位。2、配置寄存器。CPU 通过写入SFR寄存器，来选择TR6903的工作模式，工作速率等。3、状态寄存器：存放FIFO的数据字节数等。
包处理模块：用硬件实现数据链路层部分功能。发送模式下，添加可变字节的前导码，3位的界定符，1个字节的帧长，可选的前向纠错编码，2个字节CRC16校验这些数据作为MAC层负载；接收模式下，包处理模块完成对数据包的解包，主要工作为前导码的检测，界定符的检测，可选的1个字节地址比较，2个字节的CRC16校验。
配置模块：配置控制模块，根据SFR中相应的配置来控制CLK，DATA，STOBE引脚的时序来控制TR6903相应的状态，实现跳频的功能。本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/192128.htm
接收物理层模块：接收控制模块，实现物理层发送数据的功能。在RX_FLAG信号为高，即检测界定符之后，在DCLK上升沿时采样RX_DATA引脚的状态，依次接收帧长字节，物理层有效负载，2个字节的CRC16校验，送给包处理模块处理，并同时从LEARN/HOLD引脚向TR6903芯片输出相应的高电平，来应答接收状态。
发送物理层模块：发送控制模块，实现物理层发送数据的功能。在DCLK的上升沿将包处理模块送来的物理层有效负载发送出去。
配置TR6903模式下仿真波形如所图 4示，以串行方式向TR6903写入6个字节的配置，改变TR6903工作频率，实现跳频。此时在ConfigClock的上升沿时从ConfigData送出10110010，00111010，01010110，00111010，10101010，10110010数据。Strobe为高时，ConfigClock停止。发送物理层帧部分仿真波形如图 5所示，以串行方式向TR6903发送物理层的帧。此时，先送出32位的0101…0101同步码，3个位的界字符111(TR6903检测到3个时钟周期以上的高电平)，后面紧接是帧长及物理层负载。接收物理层帧部分仿真波形如图 6所示。TR6903在界定符发送完毕的最后一位，送出1个时钟周期高电平RxFlag信号；基带处理模块检测有效高电平，作为有效数据帧的开始，同时基带处理模块从LH引脚输出高电平，来响应TR6903。
图 4配置波形
图 5发送物理层帧波形
图 6接收物理层帧波形
5. RTL级及物理设计的低功耗实现
RTL级物理设计低功耗实现跟选用的EDA软件有很大关系。在0.35um CMOS工艺下，采用synopsys的Design Compiler进行低功耗综合，布局布线基于Cadence的SOC Encounter平台。用Cadence的Voltage Storm对其进行门级功耗分析，动态功耗为103.6617mw。
6. 结束语
无线传感器网络SOC芯片与传统的MSP430+TRF6903方案比较起来更有优势，前者在可靠性，功耗，面积方面都更好。此方案在FPGA验证平台上验证成功，设计的工作频率为20Mhz，速度传输率达到64kbps，满足了无线传感器网络传输速度要求；并在Cadence的数字后端平台实现芯片的后端设计，工作频率可达到100Mhz。
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