基于自主标准的RFID无线传感芯片数字基带设计与测试

发布时间：2020-09-25 20:09

　　由于无源超高频射频识别技术具备识别率高、反应迅速、操作方便和作用距离远的优势,已经被各国各相关公司所关注。随着物联网领域的不断发展,物联网技术的日益成熟,市场对于智能仪器、可穿戴设备以及无人驾驶等领域的需求也在日益增长。作为物联网重要基础,传感器的需求急剧增大。物联网的本质就是将各个物体联系在一起,那么对于传感器的灵活运用就显得十分必要。传感器可以将物联网所需采集的各种信息,如温度、湿度、声音、压力和加速度等,转换成特定的电信号,为达到“万物互联”提供了基础。人们越来越关注将这二者结合。现有的RFID传感器标签体系有两种,一种是将传感器与A/D转换器结合并集成到芯片上;另一种是将传感器集成到天线上。温度作为重要的环境参数之一,在标签芯片中集成温度传感电路是一大方向。本文基于自主标准,着重分析了无线传感通信协议规范,最大程度地兼容了国家自主RFID空中接口标准,完成了数字基带的模块化设计。通过使用NC-Verilog软件仿真,使得基带的时序和逻辑完全符合协议要求。在基带设计过程中,实现了在系统时钟波动的情况下,仍能依据协议要求按照正确的返回链路时钟频率返回数据。此外,在DC综合中,对功耗进行了一些代码级的处理,对时钟树进行了优化。整个设计使用Synopsys公司的Design Compiler进行逻辑综合,并使用Cadence公司的Encounter进行物理设计,完成了从RTL代码到GDSⅡ设计,设计采用的是SMIC 0.18?m的低功耗工艺。通过搭建外部皮尔斯振荡电路,以及使用了一种片上双压控环形振荡器的差分温度传感器,以两种方式完成了对温度信息的采集。针对本文设计并实现的无线传感标签进行测试,其中包括FPGA板级验证、皮尔斯电路的调试及功耗优化和芯片级测试系统搭建。最终,完成了温度信息的无线通信。
【学位单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TP391.44;TN407
【部分图文】：

通信系统,无源传感器,协议分析

第二章自主无源传感器通信接口协议分析第二章自主无源传感器通信接口协议分析先介绍 RFID 通信系统的通信原理及构成，在此基础上对于自协议进行详细地分析。其中包括：通信空口介绍、上下行链命令集以及数据结构等。空中接口最大限度兼容我国自主超（国标）。同时为了降低功耗，对接口参数进行了限制。通信系统原理简介 RFID 通信系统一般由三部分构成：上位机、阅读器以及电.1。

分隔符,同步器,亚稳态,异或

判断分隔符（delimiter）的长度。具体做法如下：使用解码模块的时钟对 din 进行采样。为了避免出现亚稳态，此处使用了两级 D 触发器对其进行同步[16]，见图 3.5。CKD QQN CKD QQNdindin_tem1clkdin_tem2图3.5 两级同步器电路图因此产生了两个新信号 din_tem1 和 din_tem2，波形见图 3.6。再对 din_tem2 进行打拍处理，产生信号 din_tem3。把 din_tem2 和 din_tem3 进行异或处理，得到两个脉冲信号——din_pos 和 din_neg。根据这两个信号，来区分 din 的高低电平，并对其长度进行计数，得到 symbol_cnt 的值。

电路图,电路图,代码,数据分离

是以“1010”开头的，见图 3.7。因此可以根据命令“头”来区分命令代码是 2、48 还是 16 位的，从而将命令代码与数据分离，进而确定是什么命令，之后根据该命令的帧格式确定后面需要解码数据的位数，最终完成解码。00b01b11b10_00b10_01b1010_0100b1010_1111b10111111_11111111b2位命令4位命令8位命令16位命令图3.7 命令解析原理图

【参考文献】