[发明专利]基于低功耗数字电路的信号处理装置

说明书

本发明公开了一种基于低功耗数字电路的信号处理装置，包括移位寄存器；移位寄存器包括N个触发器；还包括：计数器电路，用于向数据输入选择电路和数据输出选择电路输出时钟节拍计数值；数据输入选择电路，接收滤波器的输入数据，并读取计数器电路所输出的时钟节拍计数值，根据时钟节拍计数值的变化，由第一触发器开始，依次选择移位寄存器中的触发器，并根据输入数据，刷新被选中的触发器中所储存的数据值；数据输出选择电路，接收移位寄存器的并行输出数据；并搬移不连续的数据。本发明使得寄存器单元的跳变数量发生了质变，大大减少了装置功耗。

技术领域

本发明涉及数据电路，具体涉及一种基于低功耗数字电路的信号处理装置。

背景技术

如数字滤波器、数字相关器、数字储存器等基于低功耗数字电路的信号处理装置中，功耗主要取决于装置中的寄存器单元的跳变。以下以有限脉冲响应滤波器来举例详细说明。

在无线通信系统中，为了抵抗邻近通道的干扰，要求数字滤波器具有很强的邻道抑制能力，这意味着，数字滤波器将具有很高的复杂度，其面积及功耗在系统设计中所占比例都将很可观。尤其在物联网中，对低功耗更是有着极为严苛的要求，比如可穿戴设备的供电往往只是纽扣电池或者很小容量的锂电池。

有限脉冲响应滤波器简介：

有限脉冲相应滤波器的N阶传输函数为：

通过其传输函数，很容易推导出其电路实现结构一般如图1所示，在图1中，省略时钟端口clock和重置端口reset的连线。

对于传统结构滤波器，当系数为固定时，综合工具会把乘法器综合成移位加的电路实现。当系数不是固定的时候，综合工具会把乘法器综合成真正的乘法器电路。不管是移位加或是乘法器都是组合逻辑电路。由于此为现有技术，不再赘述。

由图1可见，阶数为N，二进制位宽为M的滤波器由数字电路实现的时候占用的寄存器单元为M×N个。假设M、N都等于10，则一共占用100个寄存器单元。z^-0即是输入的fir_in信号，z^-1～z^-N用移位寄存器实现，在无线通信系统中接收到的信号往往有高斯信号和实际信号。简单介绍一下这两种信号：

高斯信号是时域上不连续的信号，相邻数据没有任何规律性。

实际信号往往是比较有规律的连续信号，相邻数据一般高数据位跳变的相对较少。

滤波器功耗的产生的原因就是电平信号的跳变翻转。因为移位寄存器的输入和输出相连，每次有新的数据输入，那么整个用于存储滤波器数据的寄存器单元都可能会翻转，无论数据输入的是高斯信号还是实际信号。取最差的情况就是M×N个寄存器单元同时在跳变，以示例中100个寄存器单元来算，就是100个寄存器单元同时在跳变，滤波器作为通信系统里面最主要的部分，其功耗不容小视。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明公开了一种基于低功耗数字电路的信号处理装置。

本发明的技术方案如下：

一种基于低功耗数字电路的信号处理装置，包括移位寄存器；移位寄存器包括N个触发器；还包括：

计数器电路，用于向数据输入选择电路和数据输出选择电路输出时钟节拍计数值；时钟节拍计数值的初始值为0，每输入一个输入数据至滤波器，时钟节拍计数值加1；当输入完第N个输入数据后，时钟节拍计数值清零重新开始累加；

数据输入选择电路，接收滤波器的输入数据，并读取计数器电路所输出的时钟节拍计数值，根据时钟节拍计数值的变化，由第一触发器开始，依次选择移位寄存器中的触发器，并根据输入数据，刷新被选中的触发器中所储存的数据值；直至刷新第N触发器中的数据后，在下一个时钟节拍，重新选中第一触发器，并刷新其中的数据。