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基于自主标准的超高频电子标签芯片数字基带的设计与实现

作　者: 李聪
导　师: 李建成
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 电子科学与技术
关键词: 射频识别 电子标签芯片 空中接口协议 自主标准 数字基带
分类号: TP391.44
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 25次
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内容摘要


无线射频识别技术(Radio Frequency Identification,RFID)是一种利用射频信号空间耦合实现非接触式信息传递的技术。目前,RFID技术在全球得到了广泛的应用,如物流管理、军事管理等,是当前人们研究的焦点。RFID系统的核心之一是电子标签,它根据空中接口协议中的规定进行工作,而目前所有的电子标签芯片都基于国外标准设计,这将给我国带来重大安全隐患,并产生大量的专利费用,因此设计基于自主标准的电子标签芯片具有重大意义。本文首先介绍了射频识别技术的研究背景,重点介绍了射频识别相关标准的发展状况,讨论了国内外在电子标签芯片设计方面的现状。然后,对具有自主知识产权的国家军用标准《军用射频识别空中接口协议第1部分:800/900参数》进行了介绍,重点讨论和分析了其中涉及的各项关键技术。在此基础上,将电子标签芯片的数字基带划分为多个模块,对各模块分别予以RTL级设计,并通过FPGA硬件平台进行了原型验证。在RTL级设计中,提出了一种新的降低功耗的方案,通过合理的模块划分、引入功耗管理单元、多时钟域方案、流水线设计以及门控时钟等方法,大大降低了电子标签芯片的功耗。最后,在对RTL级设计验证无误之后,通过逻辑综合将RTL级设计转换为门级网表,给出了综合过程中时钟参数配置的方法,并对综合结果进行了分析与仿真验证。验证无误之后对电子标签芯片进行物理设计,分析了物理设计的方法和步骤,并对最后生成的网表进行了仿真验证,最终得到电子标签芯片版图,并采用SMIC 0.18μm工艺流片。论文最后给出了电子标签芯片的测试结果,测试结果表明,所设计的电子标签芯片功能正确,测试结果与仿真结果一致。

全文目录


摘要  9-10
ABSTRACT  10-11
第一章 绪论  11-17
  1.1 研究背景  11-13
  1.2 研究现状  13-15
    1.2.1 标准的发展  13-14
    1.2.2 电子标签芯片设计发展现状  14-15
  1.3 研究内容  15
  1.4 论文组织结构  15-17
第二章 800/900MHz 空中接口协议分析  17-32
  2.1 空中接口协议概述  17
  2.2 编码方式  17-26
    2.2.1 前向链路编码方式  17-23
    2.2.2 反向链路编码方式  23-26
  2.3 标签存储区结构  26-28
  2.4 防碰撞机制  28-30
  2.5 标签状态机  30-31
  2.6 小结  31-32
第三章 电子标签芯片数字基带设计  32-47
  3.1 电子标签芯片架构  32
  3.2 数字基带模块划分与时钟分布  32-35
    3.2.1 模块划分  32-34
    3.2.2 时钟分布  34-35
  3.3 数字基带的RTL 级设计  35-43
    3.3.1 初始化模块设计  35-36
    3.3.2 解码模块设计  36
    3.3.3 命令解析模块设计  36-37
    3.3.4 主状态机模块设计  37-38
    3.3.5 输出控制模块设计  38
    3.3.6 分频模块设计  38-39
    3.3.7 MTP 控制模块设计  39-40
    3.3.8 随机数产生模块设计  40-41
    3.3.9 功耗管理模块设计  41-43
  3.4 原型验证  43-46
    3.4.1 原型验证硬件平台  43-44
    3.4.2 基于FPGA 原型验证结果  44-46
  3.5 小结  46-47
第四章 逻辑综合与物理设计  47-67
  4.1 逻辑综合  47-56
    4.1.1 综合流程  47-49
    4.1.2 时钟参数配置  49-52
    4.1.3 实验仿真与分析  52-54
    4.1.4 综合后验证  54-56
  4.2 物理设计  56-63
    4.2.1 建立设计  56-57
    4.2.2 布图规划  57-59
    4.2.3 布局  59-60
    4.2.4 时钟树综合  60
    4.2.5 布线  60-61
    4.2.6 可制造性设计  61-62
    4.2.7 物理设计后验证  62-63
  4.3 电子标签芯片测试  63-66
    4.3.1 测试方案  63-65
    4.3.2 测试结果  65-66
  4.4 小结  66-67
结束语  67-69
致谢  69-70
参考文献  70-73
作者在学期间取得的学术成果  73

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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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