VLSI implementation of a microprocessor compatible 128-bit programmable correlator

Abstract

ÖZET BİR MİKROİŞLEMCİ UYUMLU 128-BİT PROGRAMLANABİLEN KORELATÖRÜN ÇOK YÜKSEK YO?UNLUKLU TÜMLEŞİK DEVRE OLARAK GERÇEKLEŞTİRİMİ İsmail Enis Ungan Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü Yüksek Lisans Tez Yöneticisi: Doç. Dr. Abdullah Atalar Mayıs 1989 3 mikron M2CMOS teknolojisinde üretilecek mikroişlemci uyumlu sayısal 128-bit korelatör tasarımı tek yonga içerisinde gerçekleştirildi. Full-custom tasarım yöntemleri yonga büyüklüğüne, çalışma hızına ve güç tüketimine en iyi çözümü sağlamak için uygulandı. Yonga, mikroişlemci kontrollü bir radyo haberleşme sisteminde yer alacaktır ve çok gürültülü bir kanaldan alınacak eş zamanlı veri akışının başlangıcım senkron sözcüğü yakalayarak belirleyecek tir, iki yonganın kademeli bağlanmasıyla 256-bit korelatör yapılabilmektedir. Bir mikroişlemci tarafından tümüyle programlanarak yakalama sırasında to lere edilebilecek hata sayısı belirlenmekte ve korelasyonda kullanılacak bitler 128-bit ya da 256-bitlik veriden seçilmektedir. Anılan son özellik, korelatörün dağıtılmış senkron sözcüklerin yakalanmasında ve yalancı rasgele ikili seri (PRBS) üretiminde kullanılmasını sağlamaktadır.Yonganın silikon alanı ve dolayısıyla ederinin, mantık tasarımındaki kapı sayılarının azaltılmasıyla, zamanlama belirlemelerini sağlayacak en küçük tranzistör büyüklüklerinin seçilmesiyle ve tranzistörlerin silikon alam üzerine uygun yerleştirimiyle en az olması sağlandı. Yonganın serimleri hiyerarşik biçimde yapıldı. Kullanılmayan silikon alan lar en aza indirildi ve serimler sıkıştırılmış, biçimlerde tasarlandı. Serim tasarımında elektrik yükü paylaşımı, gövde etkisi, kitlenme (latch-up), metal göçü, gürültü ve saat çakışımı (clock skew) problemleri ele alındı. Temelde Magic, Spice ve Esim yazılımları serim çiziminde, zamanlama ve işlevsel simülasyonlarda kullanıldı. Bu programlar 4.3 BSD UNIX2 işletim sistemi altında SUN bilgisayar sistemlerinde çalıştırıldı. Anahtar kelimeler : Korelatör, yonga, VLSI. 2UNIX, Bell Laboratuvar larmın ticari markasıdır. vı

ABSTRACT VLSI IMPLEMENTATION OF A MICROPROCESSOR COMPATIBLE 128-BIT PROGRAMMABLE CORRELATOR Ismail Enis Ungan M.S. in Electrical and Electronics Engineering Supervisor: Assoc. Prof. Dr. Abdullah Atalar May 1989 A single chip microprocessor compatible digital 128-bit correlator design is implemented in 3 fj,m M2CMOS process. Full-custom design techniques are applied to achieve the best trade off among chip size, speed and power consumption. The chip is to be placed in a microprocessor based radio com munication system. It marks the beginning of a synchronous data stream received from a very noisy channel by detecting the synchronization (sync) word. Two chips can be cascaded to make a 256-bit correlator. It is fully programmable by a microprocessor to set the number of tolerable errors in detection and to select the bits of the 128-bit (or 256-bit) data stream to be used in the correlation. The latter feature makes the correlator capable for use in detection of distributed sync words and PRBS generation. The silicon area of the chip and hence the chip cost is minimized by reducing the gate count in the logic design, by keeping the transistor sizes minimum without avoiding the timing specifications of the design and by a proper placement (floor plan) of the transistors on the silicon. mThe layouts are laid in a hierarchical manner. Unused areas are minimized and the layouts are designed in compact forms. During the layout design, charge sharing, body effect, latch-up, metal migration, noise and clock skew- problems are considered. Mainly, the softwares, Magic, Spice, Esim and Rnl are used for layout editing, timing and function simulations. These programs are run on SUN workstations under 4.3 BSD UNDC1 operating system. Keywords: Correlator, chip, VLSI. 1UNIX is a Trademark of Bell Laboratories, IV