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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
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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。
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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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