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一种低功耗无源RFID电子标签数字基带控制器的设计与实现
作 者: 王潇潇
导 师: 张世林
学 校: 天津大学
专 业: 集成电路工程
关键词: 射频识别EPC协议 数字基带控制器 功耗
分类号: TP391.44
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
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内容摘要
RFID (Radio Frequency Identification)无线射频识别技术是20世纪60年代发展起来的一种自动识别技术,该技术不需要直接接触物品便可获得物品存储信息,利用的是电磁耦合原理。目前该技术已经应用于许多领域,例如:物流配送,制药与医疗保健,非接触式ID卡,资产管理,制造,汽车业,动物识别,交通,航空工业,军事安全等。本论文设计的是一款基于EPC C1G2协议的无源低功耗超高频RFID标签数字基带控制器。论文首先介绍了RFID系统工作原理、发展过程及发展的前景。然后根据EPC C1G2协议,对低功耗设计方法学进行了介绍和总结。论文的主要部分:一是基于EPC C1G2协议的无源超高频RFID标签数字基带控制器的设计与实现,包括控制器的前端、后端及验证设计。主要过程为:RTL代码的编写,综合,优化,布局布线,静态时序分析等,最后将版图导入Cadence中进行DRC和LVS分析,以确定版图是否符合流片厂家的要求及版图是否与网表一致,最后验证结果符合协议要求。二是数字基带控制器低功耗策略。采用双边沿触发计数器使工作时钟减半,通过流水线结构、逻辑综合阶段的门级功耗优化、门控时钟和系统时钟分频确定反向链路频率等方法降低功耗。通过对芯片测试和验证,结果符合EPC C1G2协议要求。芯片采用SMIC0.18μm CMOS工艺实现,面积为470μm×450μm,最终实际功耗为11.91μW。
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全文目录
摘要 3-4 ABSTRACT 4-7 第一章 绪论 7-12 1.1 RFID (Radio Frequency Identification)技术 7-8 1.2 RFID 系统工作原理 8-9 1.3 RFID 技术发展过程及前景 9-10 1.4 课题研究意义 10-11 1.5 小结 11-12 第二章 UHF RFID 标签相关理论 12-21 2.1 EPCTMClass1 Generation2 协议分析 12-18 2.1.1 调制形式 13 2.1.2 数据编码方式 13-15 2.1.3 基本命令结构 15-18 2.2 标签工作状态及过程 18-20 2.3 小结 20-21 第三章 低功耗分析和数字基带低功耗方案 21-33 3.1 低功耗分析 21-25 3.1.1 动态功耗分析 21-22 3.1.2 静态功耗分析 22-23 3.1.3 CMOS 电路的低功耗设计方案 23-25 3.2 无源 RFID 标签低功耗实现方案 25-31 3.2.1 双边沿计数器 25-26 3.2.2 时钟设计 26-27 3.2.3 流水线结构 27-29 3.2.4 门控时钟 29-30 3.2.5 优化的状态编码技术 30 3.2.6 操作数隔离 30-31 3.2.7 门级功耗优化 31 3.3 标签功耗参数分析 31-32 3.4 小结 32-33 第四章 无源 RFID 标签的数字基带控制器设计 33-49 4.1 无源 RFID 标签的总体结构 33 4.2 数字基带控制器的结构及原理 33-48 4.2.1 启动模块 34-35 4.2.2 PIE 解码模块 35-36 4.2.3 命令分析模块 36-38 4.2.4 CRC5 校验模块 38 4.2.5 CRC16 校验/编码模块 38-39 4.2.6 状态控制模块 39-40 4.2.7 存储模块 40-42 4.2.8 随机数与槽计数器 42-43 4.2.9 功耗控制模块 43-45 4.2.10 时钟处理模块 45 4.2.11 编码模块 45-48 4.2.12 移位寄存器模块 48 4.3 小结 48-49 第五章 无源 UHF RFID 标签数字基带控制器的实现 49-62 5.1 前端设计 49-52 5.1.1 RTL 编码 49 5.1.2 逻辑综合 49-52 5.2 后端设计 52-61 5.3 小结 61-62 第六章 芯片数字基带控制器的验证和测试 62-69 6.1 数字基带控制器仿真 62-64 6.2 芯片验证 64-68 6.3 小结 68-69 第七章 总结和展望 69-71 参考文献 71-73 发表论文和参加科研情况说明 73-74 致谢 74
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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理(信息加工) > 模式识别与装置 > 光模式识别及其装置
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