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无人机的数据采集问题是无人机研究领域中最为重要的问题之一。无人机对实时性和续航能力要求非常高,这就需要无人机系统中各个子系统尽量在低功耗模式下完成快速的处理。然而现有的数据采集系统却运行速度慢且功耗高,严重影响了无人机的推广使用。为了解决目前数据采集系统的速度慢、功耗高的问题,本文提出一种新方案:把ADC、嵌入存储器等关键模块集成到单个MCU芯片中,减少硬件单元之间互连通信,从而提高采集系统的速度及抗噪声性;通过控制MCU中嵌入式闪存和电源管理等组件,降低系统整体功耗,提高运行速度和抗干扰性。本文主要工作如下:(1)针对现有无人机数据采集系统的速度慢、功耗高的问题,提出了一种新方案:把ADC、嵌入存储器等关键模块集成到单个MCU芯片,然后通过控制MCU中嵌入式闪存和电源管理等组件,降低系统整体功耗,提高运行速度和抗干扰性。(2)对MCU系统中的关键部件嵌入式闪存进行了深入研究。为了提高嵌入式闪存的速度和抗干扰性,本文提出了一种适合于低电源电压嵌入式闪存系统的高速高抗干扰能力的灵敏放大器,并提出了针对该灵敏放大器的多相位预充、自调节负载及新型的箝位技术。多相位预充技术和新型的箝位技术,克服了灵敏放大器在预充阶段的电流通路瓶颈,从而实现对存储器位线的快速充电,提高了访问速度;灵敏放大器的自调节负载功能则将感应到的存储单元的电流反馈至灵敏放大器的感应端,加快了感应电流的建立时间,提高了感应速度;新型的箝位技术则通过在箝位晶体管的源端偏置一个箝位二极管,减少了箝位电压的摆幅,提高了系统的抗干扰能力。(3)为了降低嵌入式闪存的功耗问题,本文提出了一种新型字线产生电路,并讨论了应用在这个电路中的新型超低功耗稳压技术。该技术通过在待机模式下的监测电路实现对字线上的电压值实时监测,并在电压低于目标值时自适应的对电压值进行更新,实现了占空比极低的动态刷新过程,避免了静态电流功耗,在不影响唤醒时间的同时,极大的降低了待机功耗。(4)基于0.11um超低功耗工艺技术,采用8051核,设计了一个应用于无人机数据采集系统的8位MCU芯片。该芯片具有低功耗、抗干扰性强、运行速度快等优点。通过对封装后MCU系统的测试表明,在典型条件下,速度可做到200MHZ@1.8V,待机功耗为0.3uA,符合无人机数据采集系统的高速超低功耗的指标要求。