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在微控制器（MCU）中的高效乘法累加器的设计

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在微控制器（MCU）中的高效乘法累加器的设计

作者：李彦正上海交通大学

学位级别：硕士

高性能微控制器(即MCU)是数字系统的核心部件,目前很多的电子和家电产品中都用到了MCU。今天,科学计算、数字信号处理和图象处理、微控制和处理器等计算量很大的领域对高性能乘法运算的需求使得乘法运算必须通过全硬件方法实现。相对来... 详细信息

高性能微控制器(即MCU)是数字系统的核心部件,目前很多的电子和家电产品中都用到了MCU。今天,科学计算、数字信号处理和图象处理、微控制和处理器等计算量很大的领域对高性能乘法运算的需求使得乘法运算必须通过全硬件方法实现。相对来说,乘法代价高并且运算速度慢,很多计算问题的性能通常由乘法运算所能执行的速度决定,乘法器完成一次操作的周期基本上决定了处理器的主频。在速度和面积方面乘法器都是非常重要的。过去十多年中,高性能乘法器技术突飞猛进,新的理论和方法不断涌现,乘法器算法围绕着延时最小,结构映射规则和尽可能降低功耗的原则展开。本课题针对目前公司内部已有的MCU项目,在8051系列微控制器(IP CORE)的基础上对算术运算模块进行改进,采用一种高效的乘法器(乘-累加器件)。按照数字ASIC自顶向下的系统设计流程,采用模块化设计方法,利用VerilogHDL硬件描述语言,实现了微控制器的DSP功能,增加了微控制器的数字运算能力,使该微控制器可以进行较复杂的数学运算。通过Veirlog XL对Verilog代码进行仿真,使用Design Compiler工具对代码进行综合,再使用Veirlog XL等对综合后的器件进行后仿真,最后给出了部分版图的设计。本文在实现MCU的乘-累加器的设计过程中,按照可复用IP核的要求,分析了乘法和加法单元的结构、电路和算法,设计了8位乘加器的IP核,嵌入到8051MCU的IP核中,增加了MCU的运算功能。对于8位乘加器的IP核设计,在节省资源和缩短延迟方面,都提出了有效独特的解决方案。文中提出的乘加器嵌入到MCU的方法,并编写了相应的接口模块,为开发其他MCU嵌入功能提供了参考方案。同时也提供了一些测试代码。文中提出的设计思想,设计方法,运用工具手段都围绕着IP核的可重用性,通用性,可移植性及正确性四个基本特征展开,对于以IP核设计复用为基础的VLSI设计研究和公司内的IP改造有参考价值和实际意义。

关键词： IP核 MCU MAC 乘法器加法器乘法累加器

用于红外夜视显像的钙钛矿量子点电子束泵浦激射失效模型

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用于红外夜视显像的钙钛矿量子点电子束泵浦激射失效模型

作者：李彦正长春理工大学

学位级别：硕士

随着大数据时代的来临和信息产业快速发展,基于瞬态光源的瞬时成像显示器件已成为新一代光电信息技术中的研究热点,光源瞬时发光特性的提升是改善瞬态成像器件性能的重要关键。相比于场致发光和光致发光(Photoluminescence,PL),电子束... 详细信息

随着大数据时代的来临和信息产业快速发展,基于瞬态光源的瞬时成像显示器件已成为新一代光电信息技术中的研究热点,光源瞬时发光特性的提升是改善瞬态成像器件性能的重要关键。相比于场致发光和光致发光(Photoluminescence,PL),电子束泵浦方式在大功率瞬时激射方面展现的优势十分明显。针对瞬态成像显示器件发光材料的失效模型对提高瞬态成像显示器件的稳定性具有积极的意义。目前电子束辐照对钙钛矿材料的损伤效应研究主要集中在有机-无机杂化钙钛矿上,且通常使用100ke V量级的高能电子束作为轰击源。为此,本文采用适用于瞬态光源的电子束泵浦方式,对全无机钙钛矿量子点薄膜在较低泵浦电压范围内进行激射失效研究。主要研究内容包括探究电子束泵浦全无机钙钛矿量子点薄膜发光自饱和机理、搭建微光增强信号采集系统、构建电子束泵浦全无机钙钛矿量子点薄膜激射失效模型、探究基于微通道板电子束泵浦源的高稳定性瞬时成像器件结构等,具体可分为以下三部分:第一部分:首先对电子束泵浦全无机钙钛矿量子点薄膜的激射机理进行了阐述,接着从激子湮灭效应和荷电效应两个维度出发,给出了电子束泵浦全无机钙钛矿量子点薄膜在高效率高稳定性瞬时成像显示器件方面的约束条件。第二部分:结合电子与全无机钙钛矿量子点薄膜相互作用理论模型和已有的实验数据,分析薄膜中激子分布与束流密度的关系,并通过不同泵浦电压下的CsPbBr量子点薄膜发光自饱和实验进行验证,为后续电子束泵浦CsPbBr量子点薄膜激射失效实验提供数据支撑。第三部分:基于电子束泵浦CsPbBr量子点薄膜发光自饱和所需的束流密度值,在不同泵浦电压下,对CsPbBr量子点薄膜开展电子束泵浦老化实验。通过微光增强照相系统对阴极发光(Cathodoluminescence,CL)信号进行采集处理,构建钙钛矿量子点薄膜电子束泵浦激射失效模型,并提出一种具备高功率高稳定性的电子束泵浦钙钛矿量子点薄膜激射器件结构。期望本文的研究成果能够丰富物理电子学及超快探测理论体系,提供用于未来太空空间瞬态成像器件设计与技术的理论支持与技术储备。

关键词：钙钛矿量子点电子束泵浦自饱和发光老化失效

电子束泵浦钙钛矿纳米晶随机激射的瞬态发光特性

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光子学报 2020年第4期49卷 141-147页

作者：杜鹏母一宁任航樊海波朱焱李彦正 IDELFONSO Monroy 长春理工大学理学院长春130022 埃因霍温理工大学集成光子研究所荷兰埃因霍温5600 MB

为了满足瞬态光学系统对瞬时显像技术的要求,提出了一种基于钙钛矿纳米晶随机激射的瞬时发光方法.从CsPbBr3纳米晶薄膜的制备与表征出发,分析了该类有源薄膜的制备方法与手段.结合应用需要,设计了以微通道板为核心的电子束泵浦结构,并... 详细信息

为了满足瞬态光学系统对瞬时显像技术的要求,提出了一种基于钙钛矿纳米晶随机激射的瞬时发光方法.从CsPbBr3纳米晶薄膜的制备与表征出发,分析了该类有源薄膜的制备方法与手段.结合应用需要,设计了以微通道板为核心的电子束泵浦结构,并通过实验验证了CsPbBr3纳米晶薄膜在电子束泵浦下的激射效果,分析了其激射原理与物理现象.最后通过瞬时光泵浦的方法验证了CsPbBr3纳米晶薄膜的瞬时优势.该新型显像薄膜的瞬时探测系统中,不但具有较好的瞬态特性与时间分辨率,而且还可以利用电子束泵浦诱发激射来形成第二级的光放大,进而提升器件的整体探测能力.

关键词：钙钛矿纳米晶随机激射电子束泵浦瞬态成像微通道板

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浮点DSP系统的低功耗设计

计算机时代 2007年第12期 71-73页

作者：李彦正上海交通大学

简要介绍了数字信号处理(DSP)技术在软硬件方面的进展及应用。针对DSP浮点运算的处理方法,分析其运算精度、误差指标以及处理系统的功能、性能,同时结合常用的DSP产品进行说明。对于算法的实现和低功耗的设计提出一些看法,包括存储器类... 详细信息

简要介绍了数字信号处理(DSP)技术在软硬件方面的进展及应用。针对DSP浮点运算的处理方法,分析其运算精度、误差指标以及处理系统的功能、性能,同时结合常用的DSP产品进行说明。对于算法的实现和低功耗的设计提出一些看法,包括存储器类型、运行速度和软件。最后举例说明浮点DSP系统的低功耗设计的具体应用。

关键词： DSP 浮点运算量化精度低功耗设计

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一种FFT蝶形处理器中的乘法器实现

现代电子技术 2007年第22期30卷 135-137页

作者：李彦正上海交通大学

讨论了一种FFT结构中乘法器实现。该结构采用基于流水线结构和快速并行乘法器的蝶形处理器。乘法器采用改进的Booth算法,简化了部分积符号扩展,使用改进的Wallace树型和4-2压缩器对部分积归约。以8点复点FFT为实例设计相应的控制电路。... 详细信息

讨论了一种FFT结构中乘法器实现。该结构采用基于流水线结构和快速并行乘法器的蝶形处理器。乘法器采用改进的Booth算法,简化了部分积符号扩展,使用改进的Wallace树型和4-2压缩器对部分积归约。以8点复点FFT为实例设计相应的控制电路。使用VHDL语言完成设计,并综合到FPGA中。

关键词：快速傅里叶变换乘法器改进booth算法改进的Wallace tree

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电子束泵浦钙钛矿量子点薄膜发光机理

光学学报 2022年第19期42卷 192-199页

作者：任航母一宁杜鹏李彦正樊海波王帅 Monroy Idelfonso Tafur Ibrahim Makram 长春理工大学物理学院吉林长春130022 长春理工大学重庆研究院重庆401122 微光夜视技术重点实验室陕西西安710018 昆明物理研究所云南昆明650221 埃因霍芬理工大学光电子集成研究中心荷兰埃因霍芬5600 MB 埃及国家天文与地球物理研究所空间太阳能研究部埃及开罗11421

为了对电子束泵浦钙钛矿量子点器件的建模与设计提供理论支撑,探究了电子束泵浦钙钛矿量子点膜层发光的微观过程,揭示了其能量转化模型与发光机理。首先从理论层面分析了电子束泵浦钙钛矿量子点发光与激射的微观物理过程,指出电子束泵... 详细信息

为了对电子束泵浦钙钛矿量子点器件的建模与设计提供理论支撑,探究了电子束泵浦钙钛矿量子点膜层发光的微观过程,揭示了其能量转化模型与发光机理。首先从理论层面分析了电子束泵浦钙钛矿量子点发光与激射的微观物理过程,指出电子束泵浦量子点发光的激射阈值与发光阈值是构建其能量转化模型所需检测的宏观物理约束边界。分析讨论了其激射阈值与发光阈值的有效检测方法,并多次开展了具体的评估实验。最后,结合检测物理约束边界,模拟并构建了钙钛矿量子点膜层内部发光能量转化效率、纳米晶极化分布随电子束泵浦强度变化的关系。

关键词：量子光学钙钛矿量子点电子束泵浦随机激射发光效率极化分布

Electron beam pumping improves the conversion efficiency of low-frequency photons radiated by perovskite quantum dots

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Chinese Physics B 2023年第4期32卷 754-761页

作者：杜鹏母一宁任航 Idelfonso Tafur Monroy 李彦正樊海波王帅 Makram Ibrahim 梁栋 School of Physics Changchun University of Science and TechnologyChangchun 130022China Institute for Photonic Integration Eindhoven University of TechnologyEindhoven 5600 MBNetherlands Science and Technology on Low-Light-Level Night Vision Laboratory Xi’an 710018China Kunming Institute of Physics Kunming 650221China Solar and Space Research Department National Research Institute of Astronomy and Geophysics(NRIAG)Cairo 11421Egypt

This research argues that using an electron beam with high kinetic energy to pump perovskite quantum dots can significantly boost the efficiency of the low-frequency photon radiation ***,we measure the random lasing threshold and luminescence threshold of CsPbX_(3)films pumped by an electron ***,we simulate the spatial distribution of the electron beams in CsPbX_(3)*** with the above data,a low-frequency photon radiation conversion model based on the electron pumped perovskite quantum dots is *** could be a way to create a terahertz source with a high-power output or to multiply the terahertz power.

关键词： electron beam perovskite quantum dots THz

Random lasing of CsPbBr3 perovskite thin films pumped by modulated electron beam

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Chinese Optics Letters 2020年第1期18卷 49-53页

作者： Haibo Fan Yining Mu Chunyang Liu Yan Zhu Guozhen Liu Shuai Wang Yanzheng Li Peng Du School of Science Changchun University of Science and TechnologyChangchun 130022China Centre for Advanced Optoelectronic Functional Materials Research and Key Laboratory of UV-Emitting Materials and Technology(Northeast Normal University) Ministry of EducationChangchun 130024China

Aiming at the application requirements of information optics,this Letter proposed a perovskite quantum dot random lasing pumping method suitable for high-speed *** the same time,the luminescence characteristics of perovskite quantum dot films under electron beam pumping conditions are analyzed,and the random lasing mechanism of electron beam pumping CsPbBr3 quantum dot films is ***,it is confirmed that perovskite quantum dots are easy to realize random lasing under electron beam pumping conditions.

关键词： perovskite quantum dots electron beam random laser

关节镜下改良双束修复前交叉韧带Sherman Ⅰ型损伤

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中国组织工程研究 2025年第6期29卷 1192-1198页

作者：王昌兵赵立连傅楚滢李彦锦广州中医药大学附属佛山中医院运动医学科广东省佛山市528000

背景:前交叉韧带重建术后产生的腘绳肌肌力减弱、髌前区疼痛、重建后较高的骨关节炎发生率及本体感觉丧失等问题导致术后功能恢复不佳;前交叉韧带关节镜下修补结合动态或静态增强修补,保留了原有韧带结构,并取得了良好的近期疗效。目的... 详细信息

背景:前交叉韧带重建术后产生的腘绳肌肌力减弱、髌前区疼痛、重建后较高的骨关节炎发生率及本体感觉丧失等问题导致术后功能恢复不佳;前交叉韧带关节镜下修补结合动态或静态增强修补,保留了原有韧带结构,并取得了良好的近期疗效。目的:观察关节镜下改良双束修复前交叉韧带Sherman Ⅰ型损伤的功能疗效及影像学表现。方法:选择2020年1月至2022年9月在佛山市中医院运动医学科就诊的前交叉韧带损伤患者60例,根据治疗方案分为2组,每组30例,修复组采用双束修补结合内支架固定,重建组采用自体腘绳肌单束解剖重建。术后所有病例随访12个月,分别于术后3,6,12个月评估两组患者国际膝关节评分委员会评分、Lysholm评分及KT-1000患侧-健侧差值。结果与结论:①术后3个月,两组患者的国际膝关节评分委员会评分、Lysholm评分及KT-1000患侧-健侧差值比较差异均有显著性意义(P0.05);③结果表明,前交叉韧带修复保留了原有韧带结构,避免了因重建钻取较大的骨髓道及自体肌腱取出,可减少对原有正常结构的损伤,并发症少,术后早期疗效优于前交叉韧带保残重建,但术后6个月之后两组疗效无明显差异。

关键词：前交叉韧带韧带修复韧带重建腘绳肌内支架