植入式血糖传感器标签数字基带处理器设计

发布时间：2017-09-03 12:00

  本文关键词：植入式血糖传感器标签数字基带处理器设计

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【摘要】：无线植入式血糖传感器标签将无线通信技术、医用传感器技术、与数据转换等技术相结合,实现连续血糖监测的功能。植入式标签系统包括小信号检测电路、读出电路完成传感器数据的采集与转换,数字基带和射频前端完成与体外读写器通信功能。数字基带处理器处理通信协议、控制通信流程、配置射频前端与ADC工作,是植入式标签系统中关键的组成部分。本文基于13.56MHz ISO15693射频识别协议,完成了一款低功耗传感器标签基带处理器的设计与实现。通过对通信协议的深入分析,并结合植入式标签的应用需求,确定标签基带的设计指标及系统架构,确定传感器标签与读写器的通信流程。脉冲位置调制解码模块同时支持对100%与10%两种ASK信号的解调,指令译码模块和控制状态机模块完成标签工作模式与工作状态的跳转,执行指令操作。标签返回曼彻斯特编码的应答数据后,进入数据采集状态,此状态中配置ADC工作状态,并采集ADC数据。FPGA原型验证结果表明设计符合IS015693通信协议。后仿结果表明数字基带模块符合设计要求,静态时序分析结果表明设计满足时序要求。本设计采用SMIC013工艺进行芯片版图设计并流片,基带面积为0.16mm×0.16mm,功耗为5.14μW。
【关键词】：连续血糖监测 数字基带 射频识别 脉冲位置调制
【学位授予单位】：复旦大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP212;TP332
【目录】：

• 摘要7-8
• ABSTRACT8-9
• 第1章 引言9-15
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势10-13
• 1.3 论文组织结构13-15
• 第2章 相关工作概述15-31
• 2.1 植入式系统架构15-18
• 2.1.1 各个模块功能简介16-17
• 2.1.2 完整的指令流程17-18
• 2.2 植入式传感器标签数据接口18-21
• 2.2.1 标签基带接收数据接口18-20
• 2.2.2 标签基带发送数据接口20-21
• 2.3 植入式传感器标签通信指令21-25
• 2.3.1 帧格式21-23
• 2.3.2 指令格式23
• 2.3.3 指令集23-24
• 2.3.4 标签状态及工作模式24-25
• 2.4 标签基带低功耗技术25-30
• 2.4.1 功耗来源26-27
• 2.4.2 各种低功耗技术27-30
• 2.5 小结30-31
• 第3章 系统架构设计31-39
• 3.1 系统设计指标31
• 3.2 系统架构分析31-34
• 3.3 标签基带时钟策略34-37
• 3.3.1 时间参数34-35
• 3.3.2 时钟分频35-36
• 3.3.3 时钟管理36-37
• 3.4 端口描述37-38
• 3.5 寄存器功能38
• 3.6 小结38-39
• 第4章 基带各模块低功耗设计39-52
• 4.1 PPM解码模块39-42
• 4.1.1 边沿检测40
• 4.1.2 异步复位时钟分频40-41
• 4.1.3 计数解码41-42
• 4.2 数据编码42-43
• 4.3 时序控制43-48
• 4.3.1 控制状态机44-45
• 4.3.2 指令译码45-46
• 4.3.3 防碰撞模块46-48
• 4.4 CRC-16校验48-50
• 4.5 小结50-52
• 第5章 验证与测试52-64
• 5.1 系统板级验证环境的搭建52-57
• 5.1.1 激励信号的产生52-57
• 5.2 验证方案57-58
• 5.3 验证结果与分析58-59
• 5.4 芯片版图设计59-64
• 5.4.1 面积与功耗仿59-60
• 5.4.2 时序仿真60-61
• 5.4.3 最低工作电压61-62
• 5.4.4 混合信号仿真62-64
• 第6章 总结与展望64-66
• 6.1 总结64-65
• 6.2 展望65-66
• 参考文献66-69
• 致谢69-70

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 邵景阳;罗胜钦;杨立吾;;基于ISO/IEC 15693无源标签芯片SoC结构分析和防冲撞控制研究[J];电子与封装;2010年04期

2 王陈海;吴太虎;;短距离无线通信技术发展及在医疗监护中的应用[J];医疗卫生装备;2008年01期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 谈熙;超高频射频识别读写器芯片关键技术的研究与实现[D];复旦大学;2008年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 关硕;植入式酶传感器标签系统架构研究与芯片设计[D];复旦大学;2011年

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本文编号：784841