CN1153224C - 低功率线性反馈移位寄存器 - Google Patents

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Abstract

一种低功率LFSR包括一有序寄存器级，其包括存储器装置(1-7)，其中启动装置(F1-F7，N1-N7)在每次移位操作时启动单流存储器装置(1-7)。每个寄存器级包括一个低功率存储器装置(7)当停用时消耗最少的功率，反馈装置(E7)，其输出端连接到存储器装置(7)的输入端，反馈装置(E7)具有第一和第二输入端分别连接到在该组中存储器装置(7)的输出端(数据7)和第二序列存储器装置(2)的输出端(数据2)。每个存储器装置(1-7)的输出端(数据1-数据7)连接到选择装置(M1)，在每次移位操作时按照在当前移位操作时启动的当前存储器装置(7)选择第一序列存储器装置(1)的输出端(数据1)。

Description

低功率线性反馈移位寄存器
技术领域
本发明涉及移位寄存器和更具体地涉及低功率线性反馈移位寄存器。
现有技术
线性反馈移位寄存器(LFSR)用于许多不同电子设备中，例如计算机，计算器，个人组织者移动电话等。
寄存器通常用作一组信息的存储器，常常是二进制字。通常N位寄存器是一组有序的N个触发器存储一个N位字。该字的每个位存储在单个触发器中。寄存器通常利用D锁存器或D触发器设计，字或数据到或从寄存器并行传输。组织得允许存储信息向左或右移位操作的广泛使用的寄存器设计称为移位寄存器。N位的移位寄存器可以包括N个D触发器，每个触发器连接到其左和/或右邻位。一次可以从寄存器一端输入1位数据和从另一端一次读取1位，这称为串行输入-输出。D触发器移位寄存器的向右移位是通过启动每个触发器的时钟输入实现的。
上述现有技术移位寄存器设计有一个问题，即当它们用于应用或设备中时，例如其中功率消耗很严格的移动电话，移位寄存器中触发器的功率消耗是当前设备中总功率消耗的很大部分。
可是，US-A-5295174公开了一种移位电路具有较低功率消耗和使用该电路的移位寄存器。该移位寄存器包括多个锁存器电路，一个乘法器用于顺序选择锁存器电路的输出，和一个时钟控制电路用于产生控制乘法器选择定时的时钟，其中选择某个锁存器电路输出的定时相对某个锁存器电路锁存定时延迟预定的时间。
本发明概述
本发明的目的是提供一种改进的线性反馈移位寄存器(LFSR)而减少功率损耗问题。
这是通过按照本发明的低功率线性反馈移位寄存器实现的，使用存储器装置例如停用时不消耗功率的触发器。该寄存器不进行任何移位而仍然产生与常规线性反馈移位寄存器相同的序列。
该寄存器包括启动装置在每次移位操作时启动一个单流存储器装置，寄存器级，每个包括一个低功率存储器装置当停用时消耗最少的功率，和每一级的反馈装置。每个存储器装置连接到选择装置，在每次移位操作时按照当前移位操作启动的当前存储器装置选择第一序列存储器装置的输出端。
本发明的另一个目的是提供所述的启动装置。
本发明的又一个目的是提供所述选择装置。
按照本发明的低功率线性反馈移位寄存器的优点是减少功率损耗。
附图简介
为更详细地解释本发明，下面将参照附图详细描述本发明优选实施例的优点和特征，图中
图1是现有技术线性反馈移位寄存器(LFSR)的示意性方框图，利用反馈值更新该寄存器的第一触发器，
图2是图1中移位寄存器(LFSR)更详细的示意性方框图，
图3是图2中移位寄存器(LFSR)第一改型的示意性方框图，
图4是图2中移位寄存器(LFSR)第二改型的示意性方框图，
图5是按照本发明的移位寄存器(LFSR)实施例的示意性方框图，
图6表示低功率单激励编码的(ONE-HOT CODED)FSM，和
图7表示由单激励编码的FSM控制的图5中移位寄存器乘法器的实施例。
本发明的详细说明
图1中表示了包括七个串联触发器1-7的常规现有技术7位置移位寄存器，在图2中更详细地表示。该移位寄存器安装了借助于具有分别连接到第二触发器2和第七触发器7的输出端的第一和第二输入端“异-或”(EXOR)门E的简单反馈。异-或门E的输出端连接到第一触发器1的输入端，其输出端连接到输出端或寄存器的U1。这种移位寄存器称为线性反馈移位寄存器(LFSR)。
在下列说明中，提供各种特定细节，例如寄存器位置数量或反馈多项式以便对本发明进行更彻底的描述。本领域技术人员清楚本发明可以实现而不需要这些特定细节。某些公知特征不进行详细描述以便使本发明清楚。
考虑到图2中寄存器的稳态，当寄存器被更新时，每个触发器2到7利用前面位置的触发器的输出端上的数值更新。可是，在第一位置上触发器1利用来自异-或门E输出端的反馈值更新。
按照本发明的低功率LFSR通过改变图2的常规现有技术LRSR来实现。
图3中表示的该改变的第一步，其中反馈被安排得向左一级，因此异-或门E7的输出端连接到第七触发器7的输入端。另外，异-或门E7具有连接到触发器2和触发器7输出端的第一和第二输入端，如同所述。因此，触发器7的输出端连接到寄存器的输出端U1。来自图3所示修改的LFSR中输出端U1的输出值对应图2所示常规现有技术LFSR在右移操作一位后输出端U1输出值。另外，每个触发器1到7分别安装了启动输入连接EN1到EN7，以便控制哪个触发器被更新。另外，每个触发器1到7具有时钟输入连接，在图中没有表示。
在图4中表示改变的第二步，另一个异-或门E6的输出端连接到触发器6的输入端，其输出端连接到寄存器输出端U1，而异-或门E6具有分别连接到触发器1和触发器6输出端的第一和第二输入端。此第二反馈是必要的，因为寄存器中位值实际没有移位。图4所示修改的LFSR输出端U1的输出值是触发器6的输出值，对应图2所示常规现有技术LFSR另一个右位移操作后的输出端U1的输出值。
可是，为选择正确输出端，即第六触发器6的输出端，选择装置例如MUX(乘法器)M1的两个输入端连接到两个触发器6和7的输出端。为提供正确输出值在第一次“移位”操作后触发器6被启动和触发器7上的输出值被允许通过MUX M1，在第二次“移位”操作后触发器6的输出被允许通过MUX M1。
在图5中表示了一种完全改变的常规LFSR，即按照本发明的低功率7级LFSR的一个实施例。该LFSR包括七个触发器1到7，七个异-或门E1到E7用于反馈设计，一个MUX M1安装了来自触发器和输出端U1的七个输入端数据1到数据7。在第一次移位操作期间，通过启动输入E1启动触发器1的启动输入和MUX M1允许触发器2的输出数据2通过作为当前输出值U1。第二次移位操作包括启动触发器2的启动输入E2和MUX M1允许来自触发器3的输出数据3通过作为当前输出值U1依此类推用于每个步骤。
因此，按照本发明的LFSR寄存器中只有一个触发器在每个移位操作期间被启动，结果按照本发明的低功率LFSR产生与常规LFSR相同的输出位序列。较低的触发器启动产生较少的功率消耗，另外，移位寄存器越长和反馈越少则按照本发明的低功率LFSR效率越高。
在随机数长度为N具有与本反馈相同阶的反馈多项式的寄存器中，LFRS包括N个触发器1到N，N个异-或门E1到En用于反馈设计，和一个MUX M1安装了N个输入端数据1到数据N和一个输出端U1。如果i＝n-1...1，在第一次移位操作期间，触发器i的启动输入通过启动输入被启动和MUX M1允许来自触发器i+1的输出数据(i+1)通过作为当前输出值u1。可是，如果i＝n，移位操作包括启动触发器n的启动输入和MUX M1允许来自触发器1的输出数据1通过作为当前输出值U1。
为产生对触发器的一个又一个的启动信号，使用具有N级启动装置例如低功率单激励编码的有限状态机(fsm)。一个n级fsm包括n个触发器F1到Fn和n个或非(NOR)门N1到Nn。
在fsm中的每个触发器具有一个时钟输入连接，在图中没有表示，一个启动输入连接 en(由0值启动)，一个数据输入连接d，和一个数据输出连接q。如果i＝1...n，触发器Fi的数据输出连接d连接到或非门Ni的第一输入端，其输出端连接到触发器Fi的启动输入连接 en，触发器F(i-1)(Fn如果i＝1)的数据输入端，和或非门N(i-1)的第二输入端(Nn如果i＝1)。触发器Fi的输出端也连接到按照本发明的低功率LFST的触发器i的启动输入eni(en1到en7)。
在图6中表示连接和控制图5中说明的低功率LFSR的7级fsm的实施例。7级fsm包括七个触发器F1到F7和七个或非门N1到N7如上述连接。
该fsm也用于控制MUX M1。图7表示MUX M1的一个实施例。它包括七个与门A1到A7和四个或门01到04。MUX M1的的主要功能是启动信号en1使数据2为U1上当前输出信号en2使数据3为U1上当前输出信号，依此类推，直到en7使数据1为U1上当前输出信号。
因此，很明显本发明提供的LFSR完全满足上述目的和优点。尽管本发明已经结合特定实施例进行了描述，对于本领域技术人员各种修改和改变是显而易见的。
例如，图1和2所示的常规LFRS可以具有不同的反馈多项式，例如额外的“异或”门具有第一和第二输入端连接到触发器6和触发器7的输出。替代触发器7的输出端，另外异或门的输出端可以连接到异或门E的第二输入端。通过如所述对图1和2所示的常规LFSR的类似常规现有技术LFSR的改变可以实现将具有不同反馈多项式的LFSR转变为按照本发明的低功率LFSR，其中使用存储器装置例如当停用时不消耗功率的触发器，和其中寄存器不进行任何移位但仍然产生与常规线性反馈移位寄存器相同的序列。可是，在安装了不同反馈多项式的LFSR实施例中需要另外七个异或门的设计。

Claims (5)

1.一种低功率LFSR，包括一组有序寄存器级，其包括存储器装置(1-7)，其特征在于包括：启动装置(F1-F7，N1-N7)，在每次移位操作时启动单流存储器装置(1-7)；寄存器级，每个包括当停用时消耗最少功率的低功率存储器装置(7)；反馈装置，其输出端连接到存储器装置(7)的一个输入端，该反馈装置具有至少第一和第二输入端分别在该组中连接到存储器装置(7)的一个输出端(数据7)和第二序列存储器装置(2)的一个输出端(数据2)，每个存储器装置(1-7)的输出端(数据1-数据7)连接到选择装置(M1)，根据在当前移位操作时启动的当前存储器装置(7)在每次移位操作时选择第一序列存储器装置(1)的输出端(数据1)。
2.按照权利要求1的一个低功率LFSR，其特征在于，所述单流存储器装置(1-7)为单流触发器；所述低功率存储器装置(7)为低功率触发器；所述反馈装置为反馈异或门(E7)。
3.按照权利要求1或2的一种低功率LFSR，其特征在于，启动装置包括一组有序低功率存储器装置(F1-F7)，每个包括一个数据输出连接(d)连接到或非门(N1-N7)的第一输入端，所述或非门的一个输出端连接到当前存储器装置(F1-F7)的启动输入连接( en)，一个序列存储器装置的数据输入端，和一个序列或非门(N1-N7)的第二输入，和连接到LFSR中相应存储器装置(1-7)的启动输入(en1-en7)的当前存储器装置的输出端。
4.按照权利要求1或2的一种低功率LFSR，特征在于选择装置(M1)，其中由启动装置(F1-F7，N1-N7)产生一个启动信号(en1-en7)，用于LFRS的特定存储器装置(1-7)，和LFRS的序列存储器装置(1-7)的数据输出端连接到与门(A1-A7)，所述与门(A1-A7)的输出端连接到或门(O1-O4)的输入端，所述或门(O1-O4)输出是寄存器当前输出信号(u1)。
5.按照权利要求3的一种低功率LFSR，特征在于选择装置(M1)，其中由启动装置(F1-F7，N1-N7)产生一个启动信号(en1-en7)，用于LFRS的特定存储器装置(1-7)，和LFRS的序列存储器装置(1-7)的数据输出端连接到与门(A1-A7)，所述与门(A1-A7)的输出端连接到或(OR)门(O1-O4)的输入端，所述或门(O1-O4)输出是寄存器当前输出信号(u1)。
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