Optimización de un sistema de instrucciones utilizando técnicas de programación para reducir interferencia electromagnética

Abstract

En este trabajo de tesis se midieron las emisiones electromagnéticas conducidas (IEC61967-4) en el plano de retorno de señal del microcontrolador 24EP128MC202 con frecuencia de operación de 100MHz. Se reportan los cambios en el comportamiento de las emisiones conducidas (por la conmutación dinámica de señales y efectos parásitos inductivos) para 15 de las instrucciones más relevantes del conjunto de instrucciones en lenguaje ensamblador del dispositivo. Se utilizaron los resultados como base para proponer un modelo matemático nombrado modelo cíclico de emisiones, que utiliza análisis de Fourier y que permite aproximar el comportamiento de las emisiones en programas que ejecutan diferentes instrucciones con una desviación relativa de 27.01%. Se utilizó el modelo para proponer y aplicar técnicas de programación en lenguaje ensamblador y lenguaje C, para reducir la interferencia electromagnética que afecta a la integridad de la señal en sistemas digitales de alta velocidad. Se logró una reducción de 40% en la potencia eléctrica de las emisiones conducidas. ABSTRACT In this Tesis work, electromagnetic conducted emissions were measured (IEC61967-4) in the signal return path of a microcontroller 24EP128MC202 running at 100 MHz. The change in the behavior of the conducted emissions (because of dynamic switching currents and inductive parasitic effects) was reported for 15 of the most relevant instructions from device’s assembly instruction set. The results were used as a base for proposing a mathematic model using Fourier analysis, named cyclic emissions model which is able to predict the behavior of conducted emissions for programs executing different instructions, achieving a relative deviation of 27.01%. This model was used to propose and apply software techniques (assembly and C) to reduce electromagnetic interference (EMI) which affects signal integrity of high speed digital systems. A reduction of 40% of electric power was achieved for conducted emissions.