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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。

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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