（通信與信息系統(tǒng)專業(yè)論文）uhf頻段rfid標(biāo)簽芯片編解碼電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

摘要 摘要 射頻識(shí)別r f i d r a d i of r e q u e n c yi d e n t i f i c a t i o n 是當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的非接觸 式自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別技術(shù)之一 具有非接觸 讀寫(xiě)靈活 速度快 安全性高等優(yōu)點(diǎn) 被廣泛應(yīng)用于物流管理 商品營(yíng)銷管理 產(chǎn)品生產(chǎn)管理等許多領(lǐng)域 隨著技術(shù)的 發(fā)展 r f i d 的應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)大 并將成為未來(lái)信息社會(huì)建設(shè)的一項(xiàng)基礎(chǔ)技術(shù) 隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展 尤其是e p c 物流網(wǎng)的提出和推廣 各行業(yè)對(duì)超高頻段 u h f 遠(yuǎn)距離r f i d 系統(tǒng)的需求也越來(lái)越迫切 在我國(guó) u h f 頻段遠(yuǎn)距離無(wú)源電子標(biāo)簽 的研發(fā)及應(yīng)用尚處于起步階段 在今后幾年物流網(wǎng)的發(fā)展中 我國(guó)將是最大的 e p c 產(chǎn)品電子代碼 e l e c t r o n i cp r o d u c tc o d e 用戶之一 而基于u h f 頻段的遠(yuǎn)距離 r f i d 技術(shù)正是e p c 技術(shù)的核心技術(shù) 因此 本文的研究具有十分重要的意義 本文深入研究分析了超高頻射頻識(shí)別通信標(biāo)準(zhǔn)i s o a e c18 0 0 0 6 c 的空中接口 協(xié)議 詳細(xì)論述了射頻識(shí)別系統(tǒng)前后向通信鏈路的編碼格式和調(diào)制方式 為設(shè)計(jì) 滿足i s o i e c1 8 0 0 0 6 c 標(biāo)準(zhǔn)的r f i d 標(biāo)簽芯片數(shù)字編解碼電路奠定了基礎(chǔ) 基于i s o i e cl8 0 0 0 6 c 標(biāo)準(zhǔn) 本文完成了u h fr f i d 標(biāo)簽芯片數(shù)字編解碼電 路的詳細(xì)設(shè)計(jì) 前后端設(shè)計(jì)及驗(yàn)證及物理實(shí)現(xiàn) 關(guān)鍵詞 射頻識(shí)別 電子標(biāo)簽芯片 a s i c 設(shè)計(jì) 編解碼電路 a b s t r a c t a b s t r a c t r f i d r a d i of r e q u e n c yi d e n t i f i c a t i o n i so n eo ft h em o s tw i d e l ya d o p t e d c o n t a c t l e s sa u t o m a t i cm e t h o d sf o rt a r g e ti d e n t i f y i n g i th a st h ev i r t u e so fc o n t a c t l e s s r e a d w r i t ef l e x i b i l i t y s p e e d i n e s s h i g hs e c u r i t y a n di sw i d e l yu s e di na l lk i n d so f a p p l i c a t i o n f i e l d s w i t ht h e d e v e l o p m e n t o fi n f o r m a t i o n t e c h n o l o g y r f i d s a p p l i c a t i o n s i n c r e a s er a p i d l ya n dw i d e l y a n d r f i dw i l lb e c o m eo n eo ft h e f u n d a m e n t a lt e c h n o l o g i e si nt h ef u t u r ei n f o r m a t i o ns o c i e t y w i t ht h eg r e a td e v e l o p m e n t o fg l o b a le c o n o m y e s p e c i a l l yt h ep r e s e n t a t i o na n dp o p u l a r i z a t i o no fl o g i s t i c sn e t w o r k a l lw a l k so fl i f ed e m a n df o ru l t r a h i g hf r e q u e n c y u h f l o n g r a n g er f i ds y s t e m a n d i th a sb e c o m ei n c r e a s i n g l yu r g e n t i nc h i n a t h er e s e a r c ha n da p p l i c a t i o no fu h f l o n g r a n g ep a s s i v et a g si ss t i l li ni t si n f a n c y d u r i n gt h ef o l l o w i n gy e a r so ft h ed e v e l o p m e n t o fl o g i s t i c sn e t w o r k c h i n aw i l lb e c o m eo n eo ft h el a r g e s te l e c t r o n i cp r o d u c tc o d e e p c c o 姍e l s a n du h f r f i dt e c h n o l o g yi sj u s tt h ec o r eo fe p ct e c h n o l o g i e s t h e r e f o r e t h i sr e s e a r c hi so fg r e a ts i g n i f i c a n c e t h i sp a p e ra n a l y z e dt h ea i ri n t e r f a c ep r o t o c o lo ft h eu h fr a d i of r e q u e n c y i d e n t i f i c a t i o nc o m m u n i c a t i o ns t a n d a r di s o i e c18 0 0 0 6 cc a r e f u l l y d i s c u s s e dt h e e n c o d i n gf o r m a ta n dm o d u l a t i o nm e t h o do ft h ef r o n ta n db a c kc o m m u n i c a t i o n l i n ki n t h er a d i of r e q u e n c yi d e n t i f i c a t i o ns y s t e m si nd e t a i l l a i daf o u n d a t i o nf o rt h ed e s i g no f t h ec o d i n ga n dd e c o d i n gc i r c u i to fr f i dt a gc h i pt om e e tt h ei s o i e c18 0 0 0 6 c c o m m u n i c a t i o ns t a n d a r d b a s e do ni s o i e c18 0 0 0 6 cs t a n d a r d t h i sp a p e rc o m p l e t e dt h ed e t a i l e dd e s i g n o ft h ec o d i n ga n dd e c o d i n gc i r c u i to ft h er f i dt a gc h i p t h ef r o n t e n da n db a c k e n d d e s i g na n d v e r i f i c a t i o no ft h e c o d i n g a n d d e c o d i n g c i r c u i ta n dt h e p h y s i c a l i m p l e m e n t a t i o n k e y w o r d s r f i d e l e c t r o n i ct a gc h i p a s i cd e s i g n c o d i n ga n dd e c o d i n gc i r c u i t 圖目錄 圖目錄 圖1 1r f i d 系統(tǒng)組成 2 圖2 1 前向鏈路調(diào)制 7 圖2 2p i e 碼字的波形 8 圖2 3i 凈 t 前同步碼和幀同步碼 9 圖2 4f m 0 基本功能和狀態(tài)圖 1 0 圖2 5f m 0 符號(hào)和序列 1 0 圖2 6 終止f m 0 傳輸 1 0 圖2 7 使用f m 0 發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)的兩種前同步碼 1 1 圖2 8m i l l e r 編碼基本功能和狀態(tài)圖 1 1 圖2 9 終止m i l l e r 調(diào)制副載波傳輸 1 1 圖2 1 0m i l l e r 編碼前同步碼 1 2 圖3 1 編解碼電路前端設(shè)計(jì)及驗(yàn)證流程 1 3 圖3 2f p g a 驗(yàn)證平臺(tái) 1 4 圖3 3i s o i e c1 8 0 0 0 6 c 標(biāo)簽芯片數(shù)字基帶控制電路結(jié)構(gòu) 1 5 圖3 4i s o i e c1 8 0 0 0 6 c 標(biāo)簽芯片解碼電路結(jié)構(gòu) 1 6 圖3 5 解碼器狀態(tài)定義圖 1 7 圖3 6 解碼器狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖 1 8 圖3 7 解碼器功能仿真結(jié)果 2 0 圖3 8c h i p s c o p e 捕捉f p g a 解碼結(jié)果 2 0 圖3 9 編碼器模塊內(nèi)部設(shè)計(jì)框圖 2 1 圖3 1 0 延遲寄存器電路 2 2 圖3 1 1f m 0 編碼電路原理時(shí)序圖 2 2 圖3 1 2f m 0 狀態(tài)轉(zhuǎn)換 2 3 圖3 1 3m i l l e r 編碼電路原理時(shí)序圖 2 3 圖3 1 4m i l l e r 編碼狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖 2 4 圖3 1 5f m 0 編碼功能仿真 無(wú)前導(dǎo)頻音 2 4 圖3 1 6f m 0 編碼功能仿真 有前導(dǎo)頻音 2 4 圖3 1 7m i l l e r 2 編碼功能仿真 無(wú)前導(dǎo)頻音 2 5 圖3 1 8m i l l e r 2 編碼功能仿真 有前導(dǎo)頻音 2 5 i v 圖目錄 圖3 1 9m i l l e r 4 編碼功能仿真 無(wú)自訂導(dǎo)頻音 2 5 圖3 2 0m i l l e r 4 編碼功能仿真 有前導(dǎo)頻音 2 5 圖3 2 1m i l l e r 8 編碼功能仿真 無(wú)前導(dǎo)頻音 2 6 圖3 2 2m i l l e r 8 編碼功能仿真 有前導(dǎo)頻音 2 6 圖3 2 3 閱讀器與f p g a 的訪問(wèn)過(guò)程 2 6 圖3 2 4 返回的長(zhǎng)數(shù)據(jù) 2 6 圖4 l 基于標(biāo)準(zhǔn)單元的a s i c 設(shè)計(jì)流程 2 8 圖4 2 時(shí)序仿真模型 3 7 圖4 3 解碼器時(shí)序仿真結(jié)果 3 7 圖 f m 0 編碼時(shí)序仿真 無(wú)前導(dǎo)頻音 3 7 圖4 5f m 0 編碼時(shí)序仿真 有前導(dǎo)頻音 3 8 圖4 6m i l l e r 2 編碼時(shí)序仿真 無(wú)前導(dǎo)頻音 3 8 圖4 7m i l l e r 2 編碼時(shí)序仿真 有前導(dǎo)頻音 3 8 圖4 8m i l l e r 4 編碼時(shí)序仿真 無(wú)前導(dǎo)頻音 3 8 圖4 9m i l l e i h 編碼時(shí)序仿真 有前導(dǎo)頻音 3 9 圖4 1 0m i l l e r 8 編碼時(shí)序仿真 無(wú)前導(dǎo)頻音 3 9 圖4 1 lm i l l e r 8 編碼時(shí)序仿真 有前導(dǎo)頻音 3 9 圖4 1 2u h fr f i d 標(biāo)簽芯片版圖 4 6 圖4 1 3 布局布線后時(shí)序仿真結(jié)構(gòu) 4 7 圖4 1 4 解碼器布線后時(shí)序仿真結(jié)果 4 7 圖4 1 5f m 0 編碼布線后時(shí)序仿真 無(wú)前導(dǎo)頻音 4 8 圖4 1 6f m 0 編碼布線后時(shí)序仿真 有前導(dǎo)頻音 4 8 圖4 1 7m i l l e r 2 編碼布線后時(shí)序仿真 無(wú)前導(dǎo)頻音 4 8 圖4 1 8m i l l e r 2 編碼布線后時(shí)序仿真 有前導(dǎo)頻音 4 8 圖4 1 9m i l l e r 4 編碼布線后時(shí)序仿真 無(wú)前導(dǎo)頻音 4 8 圖4 2 0m i l l e r 4 編碼布線后時(shí)序仿真 有前導(dǎo)頻音 4 9 圖4 2 1m i l l e r 8 編碼布線后時(shí)序仿真 無(wú)前導(dǎo)頻音 4 9 圖4 2 2m i l l e r 8 編碼布線后時(shí)序仿真 有前導(dǎo)頻音 4 9 圖4 2 3 晶體管級(jí)電路仿真結(jié)構(gòu)圖 5 0 圖4 2 4 解碼器s p i c e 仿真結(jié)果 5 l 圖4 2 5m i l l e r 2 編碼s p i c e 仿真結(jié)果 5 2 圖4 2 6 設(shè)計(jì)規(guī)則檢查原理圖 5 3 圖4 2 7 天線效應(yīng)驗(yàn)證原理圖 5 3 v 圖目錄 圖4 2 8l v s 驗(yàn)證原理圖 5 4 圖5 1 標(biāo)簽芯片數(shù)字基帶電路待測(cè)版圖示意圖 5 5 圖5 2 數(shù)字基帶部分測(cè)試芯片測(cè)試方案 5 6 v i 表目錄 表目錄 表1 1r f i d 各個(gè)頻段的電子標(biāo)簽 2 表2 1 最佳詢問(wèn)機(jī)對(duì)標(biāo)簽t a r i 值 8 表2 2m i l l e r 編碼的兩種前同步碼 1 2 表3 1 解碼器模塊端口定義 1 6 表3 2 解碼器各個(gè)狀態(tài)有效時(shí)間寬度 1 9 表3 3 編碼器端口定義 2 1 表5 1 待測(cè)芯片待測(cè)信號(hào) 編解碼相關(guān) 5 5 v i l 獨(dú)創(chuàng)性聲明 本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工 作及取得的研究成果 據(jù)我所知 除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地 方外 論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果 也不包含 為獲得電子科技大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書(shū)而使用過(guò)的材料 與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均己在論文中作了明 確的說(shuō)明并表示謝意 硌硅壘 吼叫年 月1 1 日 關(guān)于論文使用授權(quán)的說(shuō)明 本學(xué)位論文作者完全了解電子科技大學(xué)有關(guān)保留 使用學(xué)位論文 的規(guī)定 有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁 盤(pán) 允許論文被查閱和借閱 本人授權(quán)電子科技大學(xué)可以將學(xué)位論文 的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索 可以采用影印 縮印或 掃描等復(fù)制手段保存 匯編學(xué)位論文 保密的學(xué)位論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定 簽名 z 叟生 導(dǎo)師簽名 塹墊壘主 日期 壚彳年堂月了 1 日 第一章緒論 第一章緒論 射頻識(shí)別技術(shù) l r f i d r a d i of r e q u e n c yi d e n t i f i c a t i o n 是一種非接觸式的自 動(dòng)識(shí)別技術(shù) 通過(guò)射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù) 識(shí)別過(guò)程無(wú)須人 工干預(yù) 可工作于各種惡劣環(huán)境 r f i d 技術(shù)涉及制造 材料 信息等諸多高技術(shù) 領(lǐng)域 涵蓋芯片設(shè)計(jì)制造 天線設(shè)計(jì)制造 標(biāo)簽封裝 系統(tǒng)集成 信息安全等技 術(shù) 1 1 研究背景 射頻識(shí)別技術(shù)是一種利用射頻信號(hào)通過(guò)空間耦合實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸信息傳遞 并通 過(guò)所傳遞信息進(jìn)行多目標(biāo)識(shí)別的無(wú)線通信技術(shù) 該技術(shù)具有抗惡劣環(huán)境 高準(zhǔn)確 性 高安全性 高靈活性和可擴(kuò)展性等優(yōu)點(diǎn) 便于通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)物品跟蹤和物 流管理 可以廣泛應(yīng)用于旅客機(jī)票 行李包裹追蹤 鐵路車皮識(shí)別 自動(dòng)高速公 路收費(fèi) 資產(chǎn)跟蹤 物流管理 門(mén)禁安全 公共交通 動(dòng)物識(shí)別 跟蹤等 它將成 為未來(lái)信息社會(huì)建設(shè)的一項(xiàng)基礎(chǔ)技術(shù) 2 卅 目前即r f i d 技術(shù)己受到廣泛的關(guān)注 被全球高科技領(lǐng)域譽(yù)為最有市場(chǎng)前景 最具改變?nèi)祟惿罘绞胶透呖萍籍a(chǎn)業(yè)面貌 的技術(shù) 本世紀(jì)最有發(fā)展前途的1 0 項(xiàng)技術(shù)之一 最基本的r f i d 系統(tǒng)由電子標(biāo)簽 t a g 和閱讀器 r e a d e r 組成 如圖1 1 所示 閱讀器和電子標(biāo)簽之間的信息交換是通過(guò)射頻信號(hào)完成的 閱讀器發(fā)送給電子標(biāo) 簽的電磁波給電子標(biāo)簽提供工作的能量 同時(shí)還將經(jīng)過(guò)編碼的基帶信號(hào)調(diào)制在載 波上發(fā)送給電子標(biāo)簽 電子標(biāo)簽接收到這些信號(hào)后 經(jīng)過(guò)解調(diào) 解碼等過(guò)程將數(shù)據(jù) 還原出來(lái) 然后送給數(shù)據(jù)處理部分進(jìn)行處理 信息處理完成后 電子標(biāo)簽將數(shù)據(jù) 編碼并通過(guò)負(fù)載調(diào)制將編碼后的數(shù)據(jù)調(diào)制到載波上并返回給閱讀器 閱讀器接收 后 進(jìn)行相應(yīng)的處理 還原出其中的數(shù)據(jù)信息并對(duì)標(biāo)簽返回的信息作相應(yīng)的回應(yīng) 電子標(biāo)簽芯片的編解碼電路起到閱讀器和電子標(biāo)簽之間信息的翻譯功能 編 解碼電路的性能直接影響到整個(gè)電子標(biāo)簽芯片與閱讀器之間的互聯(lián)互通 具有極 為重要的作用 電子科技大學(xué)碩十學(xué)忙論文 幽l 1r f i d 系統(tǒng)組成 按照供給能量方式的不同 射頻識(shí)別電子標(biāo)簽可以分為無(wú)源標(biāo)簽 半有源標(biāo) 簽和有源標(biāo)簽 其中無(wú)源標(biāo)簽的芯片上沒(méi)有電池 其能量來(lái)源于電磁載波 半有 源標(biāo)簽的能量既可以通過(guò)電磁載波獲取 也可以由標(biāo)簽所附的電池提供 有源標(biāo) 簽的能量由電子標(biāo)簽所附的電池提供 有源標(biāo)簽可以主動(dòng)發(fā)出射頻信號(hào) 按照工作頻率的不同 r f i d 電了標(biāo)簽可以分為低頻 l f l o wf r e q u c a c y 高 頻 i nh i g l lf r c q u e n c y 超高頻 u h f u l 仃a h i 曲 f r c q u 剛和微波 m i c r o w a v e 等不同頻率的電子標(biāo)簽 不同頻段的r f i d 工作方式不同 低頻和高頻段的r f i d 電子標(biāo)簽一般采用電磁藕合方式 而超高頻及微波頻段的r f i d 一般采用電磁后向 散射方式 不同頻率的電子標(biāo)簽有不同的特點(diǎn) 如表1 1 所示 頻段描述作用距離應(yīng)用 1 2 5 k h z 低頻 i m 動(dòng)物識(shí)別 跟蹤 門(mén)禁系統(tǒng) 容器識(shí)別 1 3 42 l f 工具識(shí)別 電子閉鎖防盜 汽車保安 鉺匙 零銷點(diǎn)管理 高頻 t 基帶和調(diào)制波形以及標(biāo)簽測(cè)得的相應(yīng)波形包絡(luò) 標(biāo)簽應(yīng)能夠 解調(diào)上述三種類型的調(diào)制 6 第二章u h fr f i d 標(biāo)準(zhǔn)i s o d e cl8 0 0 0 6 2 窯中接口協(xié)議 d s b o fs s b a s k 調(diào)制 姨形 d s b s s b a s k 調(diào)制射頻 羹 1 數(shù)據(jù)符號(hào) p r a s k 調(diào)制波形 l f 1 l j 數(shù)據(jù)符號(hào) p r a s k 調(diào)制射頻 嘲 j 百 碉 p 叼 k j 呈 蔓 l 罌 蜷 d s 8 甜s s b a s k 檢得波形 一 o 1 數(shù)據(jù)符號(hào)2 3 射頻場(chǎng) p r i s k 檢得波形 圖2 1 前向鏈路調(diào)制 2 2 2 后向鏈路 t 三 r 調(diào)制方式 標(biāo)簽到閱讀器的通信采用反向散射 b a c k s c a t t 盯 調(diào)制的方法 調(diào)制方式采用 a s k 或者是p s k 標(biāo)簽根據(jù)要發(fā)送的數(shù)據(jù) 改變天線的反射系數(shù) 從而改變反射 波的波形 將數(shù)據(jù)發(fā)送給閱讀器 在反向散射中 標(biāo)簽使用固定的調(diào)制格式 數(shù) 據(jù)編碼和比特率 幅度鍵控的載波幅度受到數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的調(diào)制而取不同值 它采用 7 電子科技大學(xué)碩十學(xué)位論文 包絡(luò)檢波 其實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單 適合電子標(biāo)簽特點(diǎn) 相移鍵控用需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)值來(lái)調(diào) 制載波相位 如用1 8 0 相移表示l 用0 相移表示o 2 3 通信鏈路編碼技術(shù) 2 3 1 前向鏈路 r t 編碼方式 閱讀器向標(biāo)簽發(fā)送的數(shù)據(jù)采用p i e 編碼方式 p i e 編碼的原理是通過(guò)定義脈沖 下降沿之間的不同時(shí)間寬度來(lái)表示數(shù)據(jù)0 和1 p i e 碼字的波形如圖2 2 所示 t a r i 為閱讀器對(duì)標(biāo)簽發(fā)信的基準(zhǔn)時(shí)間間隔 是數(shù)據(jù)至0 的持續(xù)時(shí)間 標(biāo)志著前向鏈路 的數(shù)據(jù)速率 t a f t 的取值應(yīng)當(dāng)符合當(dāng)?shù)責(zé)o線電規(guī)則 其首選值如表2 1 所示 高位 值1 代表閱讀器所發(fā)送的連續(xù)載波 低位值代表減弱的連續(xù)載波 所有參數(shù)的公 差應(yīng)為 1 數(shù)據(jù)0 和數(shù)據(jù)1 的p w 應(yīng)相同 其最大取值為0 5 2 5 t a r i 最小取值 為m a x 0 2 6 5 t a r i 2 l jt a r i 數(shù)據(jù)i 審2 0 t a r i t a d0 5t a r i q t 發(fā)信命令 前同步碼和幀同步 參見(jiàn)圖2 3 所示 自 j 同步碼應(yīng)先于q u e r y 命令 其它發(fā)信命令則以幀同步丌始 所 有以t a d 為單位的參數(shù)的公差均應(yīng)為 1 前同步碼應(yīng)由固定長(zhǎng)度的起始分界符 數(shù)據(jù)0 符 i b t 校準(zhǔn) r t c a l 符和卜 r 校準(zhǔn) t r c a l 符組成 標(biāo)簽在解碼時(shí) 可 以將數(shù)據(jù)0 的長(zhǎng)度與r t c a l 的長(zhǎng)度進(jìn)行比較以確認(rèn)前同步碼 幀同步碼等同于前同 步碼減去t r c a l 符 p i e 編碼是一種脈沖寬度變長(zhǎng)的編碼 垃5 啊酣悄丟 蟛 定界符數(shù)據(jù)or t 讎 r t c a l i t r 校準(zhǔn) t r e a d r 1 翦同步碼 1t a r i 2 5t a r i r t c a l t t 攤 r t c a l i r t 幀同步碼 圖2 3r t 前同步碼和幀同步碼 2 3 2 后向鏈路 t r 編碼方式 標(biāo)簽響應(yīng)閱讀器時(shí) 根據(jù)閱讀器的指令選擇采用f m 0 編碼或者m i l l e r 編碼 f m 0 在每個(gè)數(shù)據(jù)邊界倒轉(zhuǎn)相位 數(shù)據(jù)0 符號(hào)中間存在相位倒轉(zhuǎn) 圖2 4 中的狀態(tài) 圖描繪了所發(fā)送的f m 0 基本功能的邏輯數(shù)據(jù)序列 s 1 s 4 狀態(tài)代表四種可能f m 0 編碼符號(hào) 狀態(tài)根據(jù)輸入信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換 則得到輸入信號(hào)的f m 0 轉(zhuǎn)換波形 9 電子科技大學(xué)碩十學(xué)位論文 l 幅o 1 f m o 箱本功娩 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)i s 2 t t u 時(shí)面 s i i t i r t h r r s l n l 鬩f l l i m u 發(fā)i l 器狀態(tài)圈 圖2 4f m o 基本功能和狀態(tài)圖 圖2 5 顯示了所發(fā)生的基帶f m 0 符號(hào)和序列 圖2 6 則顯示了f m 0 發(fā)信時(shí)每 次應(yīng)在傳輸結(jié)束時(shí)以 d u m m y 數(shù)據(jù)1 結(jié)尾的可能情況 f m o 祠 號(hào) 刑o 序列 圖2 5f m 0 符號(hào)和序列 f m o 發(fā)信結(jié)束 i 圖2 6 終止f m o 傳輸 標(biāo)簽在使用f m 0 向閱讀器返回?cái)?shù)據(jù)時(shí) 應(yīng)以圖2 7 所示的兩個(gè)前同步碼開(kāi)始 前同步碼的選擇應(yīng)根據(jù)q u e r y 命令規(guī)定的t r e x t 位的數(shù)值選取 圖2 7 中所示的 v 表示f m 0 偏移情況 l o h 二 h 工二 第二審u h fr f i d 標(biāo)準(zhǔn)i s o i e c1 8 0 0 0 6 c 窄中接口協(xié)議 圖2 7 使用f m o 發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)的兩種前同步碼 基帶m i l l e r 按順序在兩個(gè)數(shù)據(jù)o 和1 之間變換相位 基帶m i l l e r 還在連續(xù)的 數(shù)據(jù)1 符號(hào)的中間放置一個(gè)相位倒轉(zhuǎn) 圖2 8 所示的狀態(tài)圖描繪了基帶m i l l e r 基本 功能的邏輯數(shù)據(jù)序列 s 1 s 4 狀態(tài)標(biāo)記表明四種可能m i l l e r 編碼符號(hào) 代表各m i l l e r 基本功能的兩個(gè)相位 標(biāo)簽隨輸入不同進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換 從而輸出不同的m i l l e r 鏈 路波形 m i l l e r 基本功能 m i n e r 發(fā)生豢狀態(tài)罔 l 鬃蠕 i n o數(shù)據(jù)1 s 2 o t l u 時(shí)贏 s n o l t日 r e 生 k 巴 t l 闖 j 圖2 8m i l l e r 編碼基本功能和狀態(tài)圖 m i l l e r 序列每個(gè)數(shù)據(jù)位可能包含2 4 或8 個(gè)副載波周期 由q u e r y 命令規(guī)定 的m 值規(guī)定 圖2 9 顯示m i l l e r 編碼傳輸結(jié)束時(shí)以 d u m m y 數(shù)據(jù) l 結(jié)尾的可能情 況 m i l l e r 編碼發(fā)信結(jié)束 m 2 p 留 i 廣 1 廣1 廣1 1 d u m m y i 1 九nn n n nn m 4 in 二n 誓芝鬟 1d u m m y l l t w m m m m x m m m a m 8 0 d u m m y i n n n nn n n n n n nn n n n 1 d u m m y l n 八n 幾n 廠1n 乙 0 d u m m y l nnnnn 幾幾o(hù) i d u m m y l n n n n n n n n n n nn n n n 0 d u m m y i n n n nn n n nn n n n n n 1 d u m m y l 圖2 9 終止m i l l e r 調(diào)制副載波傳輸 裂 電子科技大學(xué)碩 學(xué)位論文 當(dāng)標(biāo)簽采用m i l l e r 編碼向閱讀器反射數(shù)據(jù)時(shí) 需要根據(jù)閱讀器的命令采用不 同的碼頭 如表2 2 所示 自i 同步碼的選擇應(yīng)以q u e r y 命令規(guī)定的t r e x t 位的數(shù)值 為準(zhǔn) 波形如圖2 1 0 所示 表2 2m i l l e r 編碼的兩種前同步碼 m 值t r e x t 值m i l l e r 前同步碼結(jié)構(gòu) 2 o 4 個(gè) 0 0 1 0 1 1 1 4o 4 個(gè) 0 0 1 0 1 1 1 8o 4 個(gè) 0 0 1 0 1 1 1 2 l 1 6 個(gè) 0 0 1 0 1 1 1 4l 1 6 個(gè) 0 0 1 0 1 1 1 8l 1 6 個(gè) 0 0 1 0 1 1 1 臌 m 1 8 m 1 2 m 黼 戤l i r 前同步碼c a 靠t 位兩 i r i i 靠箭同步碼 m t 位 1 圖2 1 0m i l l e r 編碼前同步碼 1 2 一一 一 第三章i s o i e c1 8 0 0 0 6 c 標(biāo)簽芯片編解碼r 乜路前端設(shè)計(jì)及驗(yàn)證 第三章i s o i e c18 0 0 0 6 c 標(biāo)簽芯片編解碼電路前端設(shè)計(jì)及驗(yàn)證 數(shù)字基帶控制電路在整個(gè)電子標(biāo)簽芯片設(shè)計(jì)中具有核心的地位 負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)標(biāo) 簽和閱讀器的標(biāo)簽識(shí)別層通信 完成閱讀器對(duì)標(biāo)簽的識(shí)別和訪問(wèn) 數(shù)字基帶控制 電路的前端電路 即編解碼電路 負(fù)責(zé)將閱讀器發(fā)送給標(biāo)簽的鏈路數(shù)據(jù)正確解碼 成有效命令數(shù)據(jù) 同時(shí)將標(biāo)簽的反饋信息編碼為閱讀器規(guī)定的鏈路數(shù)據(jù)格式 數(shù) 字基帶控制電路的編解碼電路的性能直接影響到整個(gè)標(biāo)簽芯片與閱讀器之間的互 聯(lián)互通 具有極為重要的作用 3 1 編解碼電路前端設(shè)計(jì)及驗(yàn)證流程 本文基于第二章對(duì)i s o i e c l 8 0 0 0 6 c 的空中接口協(xié)議的研究 結(jié)合數(shù)字a s i c 的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行電子標(biāo)簽芯片數(shù)字基帶控制電路的編解碼電路的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證 包 括功能性設(shè)計(jì)和仿真驗(yàn)證及f p g a 仿真驗(yàn)證 其設(shè)計(jì)及驗(yàn)證流程如圖3 1 所示 編寫(xiě)設(shè)計(jì)文件 和t e s t b e n c h l 功能前仿真 綜合 l 綜合后仿真 布局布線 陡 j u l t r ae d i t 或者e d m d e s m s y n p l i f y 或者 x i l l i n x m d e l s i m x i l i n x l c h i p s c o p e 設(shè)計(jì)流程工具 圖3 1 編解碼電路前端設(shè)計(jì)及驗(yàn)證流程 1 3 電子科技大學(xué)碩p 學(xué)位論文 32f p g a 驗(yàn)證平臺(tái) 本文做數(shù)字a s i c 前端驗(yàn)證時(shí) 采用了可編程邏輯的驗(yàn)證手段 在符臺(tái) i s o i e c l 8 0 0 0 6 c 標(biāo)準(zhǔn)的r f i d 系統(tǒng)下 將設(shè)計(jì)的編解碼電路植入f p g a 觀察其 與閱讀器的通信狀態(tài) 發(fā)現(xiàn)并糾j 下設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤 本文采用的f p g a 驗(yàn)證平臺(tái)如 圖3 2 所示 圖3 2 f g a 驗(yàn)證平臺(tái) 閱讀器采用歐姆龍公司的 歐姆龍v 7 4 0 系列閱讀器 能訪問(wèn)e p c g l o b a g e n 2 的電于標(biāo)簽 支持單閱讀器單標(biāo)簽 單閱讀器多標(biāo)簽以及多閱讀器多標(biāo)簽等多種 閱讀方式 支持通過(guò)外部接口與p c 機(jī)進(jìn)行互聯(lián) 通過(guò)應(yīng)用軟件設(shè)置閱讀器參數(shù) 控制閱讀器的訪問(wèn)動(dòng)作 歐姆龍閱讀器與p c 機(jī)的通信相對(duì)簡(jiǎn)單 由于歐姆龍閱讀 器提供i o m 1 0 0 m 的自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)接口 只需要利用網(wǎng)線將計(jì)算機(jī)與閱讀器相連接 通過(guò)修改口地址使二者處于同一局域網(wǎng)中 最后經(jīng)操作系統(tǒng)自帶的i e 瀏覽器即可 對(duì)閱讀器進(jìn)行設(shè)置 無(wú)需安裝其余通信軟件 歐姆龍閱讀器采用命令分解的設(shè)計(jì) 方式 即閱讀器能通過(guò)訪問(wèn)頁(yè)面直接控制修改所發(fā)命令的具體數(shù)據(jù)內(nèi)容 這種設(shè) 計(jì)方式使得開(kāi)發(fā)人員在進(jìn)行標(biāo)簽芯片的通信功能驗(yàn)證時(shí) 能靈活的設(shè)置測(cè)試數(shù)據(jù) 通過(guò)實(shí)際測(cè)試反饋的數(shù)據(jù)修j f 設(shè)計(jì) f p g a 開(kāi)發(fā)平臺(tái)采用x i l i r x 公司原廠提供的x u p v i r t e x i ip r of p g a 開(kāi)發(fā)系統(tǒng) 該丌發(fā)系統(tǒng)包古3 0 8 1 6 個(gè)邏輯單元 1 3 6 個(gè)1 8 位乘法器 2 4 4 8 k b 塊r a m 以及 兩個(gè)p o w e r p c 處理器 板上設(shè)計(jì)了一個(gè)d d rs d r a md i m 插槽以支持內(nèi)存擴(kuò)展 j 呵時(shí)系統(tǒng)集成了1 0 1 0 0 以太網(wǎng)端口 u s b 20 端口 c o m p a c tf l a s h 卡插槽 x s g a 視頻端口 音頻編解碼 s a t a 和p s 2 r s 2 3 2 端口 并具有用以連接d i g i l e n t 擴(kuò)展板的高速 低速擴(kuò)展連接器 系統(tǒng)采用了數(shù)字時(shí)鐘管理 d c m 宏單元支持去 干擾和頻率 相位操作 提高了系統(tǒng)時(shí)鐘的穩(wěn)定度 采用s d e c ti o u l t r a 技術(shù)支持 第三帝i s o i e cl8 0 0 0 6 c 標(biāo)簽芯片編解碼i 乜路前端設(shè)計(jì)及驗(yàn)證 各種標(biāo)準(zhǔn)的i o 接口 包括8 4 0 m b p s 的低壓差分 l v d s i o 采用x i l i n x 可控 阻抗技術(shù) x c i t e 的能力 提供對(duì)所有單端i o 的片內(nèi)數(shù)字阻抗匹配 該丌發(fā)系 統(tǒng)能對(duì)標(biāo)簽芯片電路設(shè)計(jì)提供強(qiáng)大的硬件支持 由于f p g a 開(kāi)發(fā)平臺(tái)不具備信號(hào)的調(diào)制解調(diào)電路 而且目前市面上鮮有專門(mén) 針對(duì)r f i d 標(biāo)簽芯片設(shè)計(jì)的獨(dú)立調(diào)制 解調(diào)電路 因此采用自行設(shè)計(jì)制造的調(diào)制 解 調(diào)電路作為硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái)的外圍模擬電路 實(shí)現(xiàn)閱讀器和標(biāo)簽之間信號(hào)的調(diào)制解 調(diào)功能 3 3 數(shù)字基帶控制電路總體設(shè)計(jì) 本文設(shè)計(jì)的編解碼電路是i s o i e c l8 0 0 m 6 c 數(shù)字基帶控制電路的兩個(gè)模塊電 路 其結(jié)構(gòu)需要適應(yīng)數(shù)字基帶控制電路的總體設(shè)計(jì) 本文適用的數(shù)字基帶控制電 路的總體設(shè)計(jì)框圖如圖3 3 所示 舅瑪 礙 嗽城 r l 1 i v l 育慵誓 i d n a 4 睡謇舡 l i 斥一t 豺計(jì)算 j i 一 mo n e h弋 7 轅巷髫l f s m 1 r 蘭 y 卜川l 6 s l 針黼l li 鐘 耐擎 l 圖3 3i s o i e c1 8 0 0 0 6 c 標(biāo)簽芯片數(shù)字基帶控制電路結(jié)構(gòu) 解碼器對(duì)解調(diào)輸出信號(hào)進(jìn)行解碼 并提取前向鏈路命令信息 解碼輸出數(shù)據(jù) 經(jīng)兩路 一路送往數(shù)據(jù)寄存器 進(jìn)行命令解析和預(yù)處理 一路送往c r c 模塊進(jìn)行 c r c 校驗(yàn) 狀態(tài)機(jī)負(fù)責(zé)控制各個(gè)模塊 檢測(cè)c r c 校驗(yàn)結(jié)果 并根據(jù)命令解析結(jié)果 電子科技大學(xué)碩十學(xué)位論文 讀取數(shù)據(jù)寄存器指令數(shù)據(jù) 分析指令及其對(duì)應(yīng)的指令數(shù)據(jù) 執(zhí)行自身狀態(tài)的轉(zhuǎn)換 執(zhí)行對(duì)各個(gè)模塊的操作 執(zhí)行對(duì)時(shí)槽計(jì)數(shù)器和超時(shí)計(jì)數(shù)器的操作 執(zhí)行對(duì)e e p r o m 存儲(chǔ)器的讀寫(xiě)操作 并且反向散射r n l 6 或句柄以及e e p r o m 存儲(chǔ)器內(nèi)容 狀態(tài) 機(jī)將反向散射數(shù)據(jù)寫(xiě)入數(shù)據(jù)寄存器 進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理 并選擇是否進(jìn)行c r c 計(jì)算 數(shù)據(jù)寄存器或者c r c 模塊輸出數(shù)據(jù)送入編碼器 根據(jù)狀態(tài)機(jī)規(guī)定進(jìn)行f m 0 編碼 m i l l e r 2 m i l l e r 4 m i l l e r 8 編碼 狀態(tài)機(jī)同時(shí)還控制系統(tǒng)時(shí)鐘模塊時(shí)鐘的產(chǎn)生 產(chǎn) 生各個(gè)模塊所需的工作時(shí)鐘 狀態(tài)機(jī)內(nèi)部處理電路 偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生器 時(shí)槽計(jì)數(shù) 器 超時(shí)計(jì)數(shù)器一起構(gòu)成防碰撞電路 3 4 解碼器電路設(shè)計(jì)及驗(yàn)證 解碼器的功能主要是對(duì)前向鏈路解調(diào)輸出信號(hào)進(jìn)行p i e 脈沖間隔解碼 分離 前同步碼以及幀同步頭部分 解碼出數(shù)據(jù) 給出解碼時(shí)鐘 并且提取反向鏈路速 率t r c a l 值 3 4 1 解碼器電路設(shè)計(jì) 由于前向鏈路 r t 編碼方式為脈寬調(diào)制p i e 編碼 對(duì)其解碼主要的方法 是使用高速時(shí)鐘對(duì)其采樣 根據(jù)采樣結(jié)果判斷p i e 數(shù)據(jù)為有效二進(jìn)制命令數(shù)據(jù) 前向鏈路數(shù)據(jù)速率為4 0 k b p s 8 0 k b p s 1 6 0 k b p s 三種 因此解碼器必須能對(duì)這三 種速率進(jìn)行有效的計(jì)數(shù)解碼 解碼器的結(jié)構(gòu)框圖如圖3 4 所示 外部端口定義如表3 1 所示 圖3 4i s o i e c1 8 0 0 0 6 c 標(biāo)簽芯片解碼電路結(jié)構(gòu) 表3 1 解碼器模塊端口定義 l 端口比特?cái)?shù) i o 端口說(shuō)明 i r s t s y s 1 b i ti 全局異步復(fù)位端 1 6 第三章i s o i e c18 0 0 0 6 c 標(biāo)簽 卷片編解碼 u 路前端設(shè)計(jì)及驗(yàn)證 d e ce r l1 b i ti 模塊使能 高有效 c l ks y s1 b i t i 系統(tǒng)時(shí)鐘輸入1 2 8 m h z d a t ai n1 b i t i 解調(diào)輸出 解碼器輸入 d e ct 托a l 9 b i t o t r c a l 值 輸出給系統(tǒng)時(shí)鐘模塊 d e cd a t a s t a r t1 b i to 解碼數(shù)據(jù)輸出丌始信號(hào) 高有效 d e cs o u t1 b i to 解碼輸出串行數(shù)據(jù) d e cc l k o u t1 b i to 解碼輸出時(shí)鐘 t 2 s t o p 卜b i t0 t 2 計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)信號(hào) 高有效 由于解調(diào)以后進(jìn)入解碼器的數(shù)據(jù)并非理想的數(shù)字信號(hào) 而是可能存在很多毛 刺或冒險(xiǎn)的數(shù)字信號(hào) 若直接進(jìn)入解碼器進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換并解碼 由于狀態(tài)機(jī)輸入 電路組合邏輯的復(fù)雜性 該數(shù)據(jù)到達(dá)狀態(tài)機(jī)電路的各個(gè)部分由于毛刺的存在和路 徑的延遲特征可能造成各點(diǎn)采樣到的數(shù)據(jù)并不相同 從而造成狀態(tài)機(jī)轉(zhuǎn)換和解碼 出錯(cuò) 采用一級(jí)寄存器對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行去毛刺 采用狀態(tài)機(jī)對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)數(shù) 解碼 同時(shí)應(yīng)用組合邏輯產(chǎn)生三個(gè)不同前向鏈路速率模式下的數(shù)據(jù)幀格式的判定 條件 解碼器的狀態(tài)定義如圖3 5 所示 刪蚋u 7 一 ow 叫u 刪 一 oi l 礎(chǔ) 丕睦 k i 一 幀校準(zhǔn) 無(wú)信號(hào)幀開(kāi)始前載波傳輸 蹦硇玎數(shù)據(jù)0 r t c a i 校準(zhǔn)t r c a 校準(zhǔn)幀數(shù)據(jù)幀結(jié)束 圖3 5 解碼器狀態(tài)定義圖 si d d l e 無(wú)信號(hào)狀態(tài) 即閱讀器未發(fā)送任何數(shù)據(jù)和有效載波傳輸 sw a i t 等待狀態(tài) 即閱讀器在開(kāi)始一幀數(shù)據(jù)傳輸之間的載波傳輸狀態(tài) 以及 幀數(shù)據(jù)傳輸完成以后的高電平載波傳輸 sd e l i m 幀校準(zhǔn)狀態(tài) 即幀開(kāi)始之前1 2 5 u s 的定界符 sd a t a 0 數(shù)據(jù)0 狀態(tài) 即緊跟定界符后面的數(shù)據(jù) 0 符 通過(guò)比較該數(shù)據(jù) 0 符 可以得出前向鏈路的數(shù)據(jù)速率 sr t e a l 刪校準(zhǔn)狀態(tài) 即r t c a l 校準(zhǔn)傳輸期間 st r c a i t r c a l 校準(zhǔn)狀態(tài) 即t r c a l 校準(zhǔn)傳輸期間 sw o r kh 幀有效數(shù)據(jù)高電平傳輸期間 sw o r kl 幀有效數(shù)據(jù)低電平傳輸期間 解碼器狀態(tài)轉(zhuǎn)換如圖3 6 所示 1 7 電子科技大學(xué)碩十學(xué)位論文 l 吃v 償 圖3 6 解碼器狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖 解碼器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換實(shí)質(zhì)上根據(jù)幀格式順序進(jìn)行轉(zhuǎn)換 當(dāng)滿足條件時(shí)即轉(zhuǎn)換到 幀格式的下一個(gè)狀態(tài) 不滿足條件時(shí)如果繼續(xù)輸入是0 則轉(zhuǎn)換到空閑狀態(tài)si d d l e 輸入是1 則轉(zhuǎn)換至等待狀態(tài)sw a i t 圖4 5 中的轉(zhuǎn)換條件是幀格式中每個(gè)幀格式需 要滿足的時(shí)間寬度 解碼器各個(gè)狀態(tài)的有效時(shí)間寬度如下 s d e l i m 1 2 5 u s sd a t a 0 6 2 5 u s 1 2 5 u s 2 5 u s 即刪值 s r t c a h 2 5 t a r i 3 0 t a r i s t r c a l 1 1 r t c a l 3 r t c a l 數(shù)據(jù)o 1 t a r i 數(shù)據(jù)l 1 5 t a r i 2 0 t a r i p w 值 m a x 0 2 6 5 t a r i 2 o 5 2 5 t a r i 為準(zhǔn)確的判定各個(gè)狀態(tài)的有效性 需要首先對(duì)計(jì)算sd a t a 0 的長(zhǎng)度 進(jìn)而求出 sd a t a 0 sr t c a l st r c a l 數(shù)據(jù)0 和數(shù)據(jù)1 的有效范圍 本文將所有有效條件轉(zhuǎn)換 為采樣時(shí)鐘單位的倍數(shù) 如表3 2 所示 只要采樣得到的數(shù)值在表3 2 所列的有效 范圍之內(nèi) 則認(rèn)為是有效條件 第三章i s o i e c18 0 0 0 6 c 標(biāo)簽芯片編解碼r l 路前端設(shè)計(jì)及驗(yàn)證 表3 2 解碼器各個(gè)狀態(tài)有效時(shí)間寬度 4 0 k8 0 k1 6 0 k sd e l i m1 6 sd a t a 03 21 68 sr t c a l 8 0 9 6 4 0 4 8 2 0 2 4 st r c a l 9 6 8 2 6 4 4 9 6 1 3 2 2 4 8 6 6 p w 值 8 4 8 1 6 8 4 2 4 8 4 2 5 6 4 2 其中s t r c a l 是以r t c a l 值的中間值乘以 1 1 3 而得 適當(dāng)擴(kuò)大狀態(tài)有效值范圍 我們使用下面的經(jīng)驗(yàn)值來(lái)實(shí)現(xiàn)解碼 以1 2 8 m h z 時(shí)鐘周期為單位 s d e l i m 1 6 5 1 6 5 s d a t a 0 3 2 4 3 4 4 4 0 k 1 6 2 1 6 2 8 0 k 8 2 8 2 1 6 0 k s r t c a h 8 0 5 9 6 2 4 0 k 4 0 3 4 8 2 8 0 k 2 0 3 2 4 1 1 6 0 k s g c a l 9 6 6 2 6 4 4 0 k 4 9 4 1 3 2 8 0 k 2 4 2 6 6 1 6 0 k 數(shù)據(jù)o 小于1 2 長(zhǎng)度r t c a l 數(shù)據(jù)1 大于1 2 長(zhǎng)度r t c a l 幀結(jié)束 sw o r kh 狀態(tài)時(shí)高電平l 的長(zhǎng)度大于或等于丁r t c a l 3 4 2 解碼器電路驗(yàn)證 解碼器電路驗(yàn)證方式分為功能性驗(yàn)證和f p g a 驗(yàn)證兩部分 功能驗(yàn)證是r t l 級(jí)的仿真驗(yàn)證 利用m o d e l s i m 軟件在t e s t b e n c h 激勵(lì)下觀察r t l 代碼內(nèi)部信號(hào)的 響應(yīng)方式 查找問(wèn)題并解決問(wèn)題 功能驗(yàn)證的覆蓋率依賴于測(cè)試向量的完備性 解碼器電路的功能驗(yàn)證結(jié)果如圖3 7 所示 由圖可以看出 解碼器電路能正確解碼 p i e 數(shù)據(jù) 1 9 電子科技 學(xué)碩十學(xué)位論文 圈3 1 解碼器功能仿真結(jié)果 f p g a 驗(yàn)證是將r t l 級(jí)的描述映射為以f p g a 的基本單元構(gòu)成的數(shù)字電路 在真實(shí)閱讀的激勵(lì)信號(hào)下觀察數(shù)字電路的響應(yīng) 發(fā)現(xiàn)井解決設(shè)計(jì)中的問(wèn)題 利用 x i l i n x 公司提供的軟件c h p s c o p e 很容易觀察到f p g a 內(nèi)部的各種信號(hào) f p g a 的 驗(yàn)證結(jié)果如圖3 8 所示 從圖中可以看出 解碼器在f p g a 環(huán)境下也能正確解出 p i e 數(shù)據(jù) 在d e cc l k o u t 信號(hào)的下降沿輸出一個(gè)有效數(shù)據(jù) 后級(jí)電路需要在 d e cc l k o u t7 o hi 上捫型 i 故致州 d 撕強(qiáng)匝 工甄孵嘲髓嗵c c 0 c 0 2 鰳冊(cè)至0 j 2 9 3 c 巨碰0 3 通圓口 們l 廠 廠 r 1 l08 10 n 1 10 n00 n0 10 廠 l 廠 1 圈3 8 c h l p s c o p e 捕捉f p g a 解碼結(jié)果 3 5 編碼器電路設(shè)計(jì)及驗(yàn)證 編碼器將數(shù)據(jù)寄存器或者循環(huán)碼校驗(yàn)計(jì)算模塊輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼 輸出到 模擬射頻前端的調(diào)制電路 編碼方式分為f m 0 m i l l e r 2 m i l l e r 4 m i l l e r 8 編碼 通信中使用哪種編碼方式需要根據(jù)閱讀器的命令選取 編碼器的編碼時(shí)鐘系統(tǒng)時(shí) 鐘模塊產(chǎn)生 即電子標(biāo)簽的數(shù)字基帶電路的狀態(tài)機(jī)根據(jù)閱讀器命令選擇編碼碼率 并提供編碼時(shí)鐘給編碼器工作 35 1 編碼器電路設(shè)計(jì) 根據(jù)i s o i e c l 8 0 0 0 6 c 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 編碼囂需滿足反向鏈路頻率最高為6 4 0 k h z 的編碼要求 因此編碼時(shí)鐘為鏈路頻率的2 倍 即i2 8 m h z 這也是整個(gè)電子標(biāo) 簽數(shù)字基帶控制電路的主頻時(shí)鐘頻率 根據(jù)整個(gè)電子標(biāo)簽數(shù)字基帶控制電路的要求 編碼器需具備的輸入輸出端口 甜 蘿 鼉 第三章i s o i e c1 8 0 0 0 6 c 標(biāo)簽芯片編解碼i u 路前端設(shè)計(jì)及驗(yàn)證 如表3 3 所示 表3 3 編碼器端口定義 端口比特?cái)?shù) i o端口說(shuō)明 黜l s y s 1 b i ti 全局異步復(fù)位端 e n ce n1 b i ti 模塊使能 高有效 c l k e n c o d e d 1 b i ti 編碼輸出時(shí)鐘 c l k r a m 1 b i ti 編碼輸入時(shí)鐘 c r cs o u t2 b i ti c r c 串行數(shù)據(jù)輸入 c r c s t a r t 4 b i t i c r c 數(shù)據(jù)輸入開(kāi)始標(biāo)志 r a m s o u t 1 6 b i tir a m 串行數(shù)據(jù)輸入 r a m d a t a s t a r t l b i ti r a m 數(shù)據(jù)輸入開(kāi)始標(biāo)志 e n c i n c r s e l l b i ti 編碼數(shù)據(jù)輸入選擇 t r e x tl b i ti 導(dǎo)頻音模式選擇 m2 b i ti 編碼模式選擇 d a t a o u t l b i to 編碼串行輸出 e n co v e rl b i to 編碼完成信號(hào) 模塊內(nèi)部設(shè)計(jì)框圖如圖3 9 所示 圖3 9 編碼器模塊內(nèi)部設(shè)計(jì)框圖 使用寄存器對(duì)輸入數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)開(kāi)始信號(hào)s t a r t 進(jìn)行延遲 以滿足f m 0 編碼和 m i l l e r 編碼的編碼時(shí)序 如圖3 1 0 分別采用2 2 位寄存器進(jìn)行延遲 并選擇輸出 編碼需要使用的延遲后數(shù)據(jù)和信號(hào) 2 l 電子科技大學(xué)碩十學(xué)位論文 圖3 1 0 延遲寄存器電路 3 5 1 1f m o 編碼 f m 0 編碼的編碼時(shí)序如圖3 11 所示 采用狀態(tài)機(jī)進(jìn)行編碼 狀態(tài)定義如下 si d d l e 空閑狀態(tài) sp i l o t 前導(dǎo)頻音編碼狀態(tài) ss y n c 前同步碼編碼狀態(tài) s 1 1 即輸出 l s 2 o 即輸出1 0 s 3 0 即輸出0 1 s 4 1 即輸出o o 狀態(tài)機(jī)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換按圖3 1l 中編碼時(shí)序依次進(jìn)行編碼 狀態(tài)轉(zhuǎn)換如圖3 1 2 所 示 編碼過(guò)程中需要對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行組合 將d u m m y l 添加到輸入數(shù)據(jù)后面 然 后按照正常方式進(jìn)行編碼 耵h o 編碼電路時(shí)序 輸入數(shù)據(jù)廠 r i 二商幾幾n 幾nnn 幾n 幾幾n 幾門(mén)門(mén) 口i i 口i 口彳 百i 口i 口 了百 了口 口而 翌竺仝竺堡堊堡 壁 竺竺竺 皇 竺 堡銎皇 廠 j 孑5 云 i 苧苧 墮量塑童叁里 i 塑旦生璺塑苧 墼塑叁璺量壺疊z i 竺i 咖唧唧咖唧哪唧咖唧唧唧唧咖唧唧咖唧唧咖0 唧咖咖唧唧 竺竺竺竺nn 幾n 幾幾幾幾幾幾幾幾n 幾幾廣 幾廠一一一一一一一一一一一一一 n 圖3 1 1f m 0 編碼電路原理時(shí)序圖 第三章i s o i e c1 8 0 0 0 6 c 標(biāo)簽 卷片編解碼i 乜路前端設(shè)計(jì)及驗(yàn)證 電艇位 圖3 1 2 f