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UHF频段RFID阅读器数字基带关键模块设计

作 者: 杨海峰
导 师: 王岩国
学 校: 湖南大学
专 业: 电子科学与技术
关键词: 射频识别技术 ISO/IEC18000-6C 阅读器 数字基带 FPGA
分类号: TP391.44
类 型: 硕士论文
年 份: 2013年
下 载: 15次
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内容摘要


物联网技术被誉为当前新一轮经济与科技发展的战略制高点之一,正在成为新兴产业的重要组成部分。作为物联网中信息感知技术的核心,射频识别(RFID)技术正得到越来越广泛的关注。超高频射频识别系统(UHF RFID)相较于低频系统有着识别距离远、读写速度快等优势,近年来在交通、智能农业等领域得到大范围应用。为降低成本及功耗,超高频RFID阅读器小型化研究正逐步展开。本文以超高频与微波RFID阅读器射频芯片研发设计项目为依托,在深入研究ISO/IEC18000-6C协议的基础上,提出了阅读器数字基带系统框架结构,对其关键模块进行电路设计及FPGA验证。本文首先介绍射频识别技术电磁学原理,并对ISO/IEC18000-6C标准进行分析。在对协议分析的基础上,将阅读器数字基带系统分为发送链路模块、接收链路模块以及链路控制模块三个部分,并对发送链路及接收链路中的数据编码方式及滤波器设计进行Simulink建模仿真,以此确定系统架构的可行性。在对链路编码分析的基础上实现多速率PIE编码及FM0/Miller解码功能,在整形滤波器设计中采用乘累加结构形式,并通过移位累加、CSD编码等优化措施,减少了资源使用率。为降低返回信号由于噪声导致判决后位宽不一致对解码模块的影响,采用串并转换模块实现对符号位宽的自动调整。控制链路模块采用有限状态机实现并依据DigRF接口标准实现芯片与外部的通信。使用ModelSim SE6.5及Altera公司的EP2C8Q208C8N对关键模块进行仿真及测试,结果表明该数字基带符合ISO/IEC18000-6C标准要求,本设计为实现单芯片UHF RFID阅读器提供了设计参考。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-14
第1章 绪论  14-20
  1.1 选题背景  14-15
  1.2 射频识别技术简介及研究现状  15-18
    1.2.1 RFID 技术简介  15-16
    1.2.2 国内外发展现状  16-18
  1.3 研究意义  18
  1.4 论文内容安排  18-20
第2章 射频识别技术基础及标准分析  20-26
  2.1 射频识别系统技术  20-22
    2.1.1 射频识别技术电磁学原理  20-21
    2.1.2 射频识别系统基本结构  21-22
  2.2 ISO/IEC 18000-6C 标准分析  22-25
    2.2.1 物理层通信特性  22
    2.2.2 标签存储格式  22-23
    2.2.3 操作指令集  23
    2.2.4 标签的状态简述  23-25
  2.3 本章小结  25-26
第3章 数字基带关键电路分析及建模仿真  26-39
  3.1 关键模块分析  27-34
    3.1.1 发送模块分析  27-29
    3.1.2 接收模块分析  29-32
    3.1.3 链路控制分析  32-34
  3.2 链路建模仿真  34-38
    3.2.1 设计仿真环境  34
    3.2.2 前向链路仿真  34-37
    3.2.3 反向链路仿真  37-38
  3.3 本章小结  38-39
第4章 数字基带关键电路具体实现  39-63
  4.1 发送模块  39-50
    4.1.1 参数设定  39-40
    4.1.2 CRC 校验模块  40-41
    4.1.3 PIE 编码模块  41-44
    4.1.4 升余弦滤波器设计  44-47
    4.1.5 希尔伯特滤波器设计  47-50
  4.2 接收模块  50-55
    4.2.1 串并转换模块设计  50-51
    4.2.2 FM0/Miller 解码模块设计  51-55
  4.3 控制模块  55-59
    4.3.1 控制及状态寄存器  56
    4.3.2 链路控制状态机  56-59
    4.3.3 链路定时器  59
  4.4 串行通讯控制单元设计  59-62
    4.4.1 射频收发器架构  60
    4.4.2 可编程配置模块设计  60-62
  4.5 本章小结  62-63
第5章 数字基带关键模块的仿真与 FPGA 验证  63-72
  5.1 FPGA 简介  63-65
    5.1.1 FPGA 设计流程  63-64
    5.1.2 FPGA 测试板及 SignalTapII 介绍  64-65
  5.2 发送链路验证  65-68
    5.2.1 PIE 编码模块仿真与验证  65-66
    5.2.2 滤波器设计仿真  66-67
    5.2.3 CRC 编码模块仿真与验证  67-68
  5.3 接收链路验证  68-69
    5.3.1 串并转换模块仿真与验证  68-69
    5.3.2 FM0/Miller 解码器仿真与验证  69
  5.4 控制链路验证  69-70
  5.5 串行通讯模块测试结果  70-71
  5.6 本章小结  71-72
结论  72-74
参考文献  74-77
致谢  77-78
附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文  78-79
附录 B 阅读器数字基带顶层 RTL 结构  79

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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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