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1、华东师范大学 硕士学位论文 基于EPC C1G2标准的UHF RFID阅读器数字基带的设计与实现 姓名：顾彬 申请学位级别：硕士 专业：微电子学与固体电子学 指导教师：赖宗声 20100501 摘要 射频识别( R F I D ) 作为快速、实时、准确采集与处理信息的高新技术，已 经被世界公认为2 1 世纪十大重要技术之一。R F I D 技术具有很多突出的优点，因 此在全世界范围内大规模快速普及，在给人们的生活带来便利的同时，更推动了 众多领域生产效率的提高。 R F I D 技术本身发展也相当迅速，现阶段R F I D 标签已基本实现便携化，但 同时阅读器的便携化进程还处在起步阶段。要做到
2、阅读器的便携化，势必要往单 芯片实现收发器的方向发展。到目前为止，世界上已实现的R F I D 单芯片收发器 设计寥寥无几。因此，大力开发R F I D 单芯片收发器，使R F I D 阅读器变得体积 更小、功耗更低、价格更便宜，成为R F I D 技术发展的一个重要方向。 本文基于E P CC I G 2 标准，设计了U H FR F I D 阅读器数字基带系统，采用I B M 8 R F0 1 3 u r nC M O S 工艺完成了A S I C 实现，并对芯片进行了测试。 本论文主要工作及成果如下： 1 针对E P CC I G 2 标准，提出了符合标准的阅读器数字基带系统架构，确定了
3、 发送链路、接收链路的调制方式、编码方式、数据速率等参数，并对其中关 键模块进行了结构分析与优化。 2 对数字基带系统中的各个模块进行R T L 设计，针对A S I C 实现对电路作进一 步优化，改进仿真验证方法以得到更准确的仿真结果，并在各模块仿真验证 通过的基础上进行了系统整体仿真验证，仿真结果表明整体功能符合E P C C 1 G 2 标准要求。 3 基于0 1 3 u r nC M O S 工艺流片，采用Q F N l o o 封装，有效I OP A D 为9 6 个， D i eS i z e 为3 r a m 3 m m ，电路门数为1 2 0 K 。 4 对阅读器数字基带芯片进
4、行了详细的测试，测试结果表明数字基带系统中各 模块功能正确。数字基带芯片发送P I E 编码的数据速率为4 0 K b p s ，接收标 签反射F M O 编码的数据速率为8 0 K b p s ，支持的命令有S e l e c t 、Q u e r y 、 Q u e r w j u s t 、Q u e r y R e p 、A C K 、N A K 、R e qR N 、R e a d 及W r i t e 等。 本论文研究受“核心电子器件、高端通用芯片以及基础软件产品“ 国家重大专项 资助( 项目编号：2 0 0 9 Z X 0 1 0 3 4 0 0 2 0 0 2 0 0 1 0
5、2 ) 关键字： E P CC I G 2 ，R F I D ，阅读器，数字基带，A S I C A b s t r a c t A sah i 曲- t e c ho fq u i c k n e s s ，r e a l - t i m e ，g a t h e r i n ga n dp r o c e s s i n gi n f o r m a t i o n a c c u r a t e l y , 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 ( R F I D ) h a sb e e nr e c o g n i
6、 z e da st h ew o r l d S t o p t e nk e y t e c h n o l o g yi nt h e2 1 s tc e n t u r y R F I Dt e c h n o l o g yh a sm a n yo u t s t a n d i n g a d v a n t a g e s ，a n dt h e r e f o r es p r e a d sr a p i d l yw o r l d w i d e I tn o te v e nb r i n g sp e o p l e w i t ha l o to fc o n v
7、 e n i e n c e ，b u ta l s op r o m o t e st h ep r o d u c t i o ne f f i c i e n c yi nm a n yf i e l d s R F I Dt e c h n o l o g yd e v e l o p sq u i t ef a s t ，p o r t a b l eR F I Dt a g sh a v e b e e ni m p l e m e n t e d n o w B u tp o r t a b l ei n t e r r o g a t o ri ss t i l li ni t
8、 sb e g i n n i n gp e d o d T om a k ei n t e r r o g a t o r p o r t a b l e ，i ti sa m u s tt oi m p l e m e n ta s i n g l e - c h i pt r a n s c e i v e r I m p l e m e n t e dR F I D s i n g l e c h i pt r a n s c e i v e r sa r ef e ww o r l d w i d eS Of a r T h e r e f o r e ，i th a sb e c
9、o m e a n i m p o r t a n td e v e l o p m e n td i r e c t i o no fR F I Dt e c h n o l o g yt h a tt a k i n gg r e a te f f o r tt od e s i g n R F I Ds i n g l e c h i pt r a n s c e i v e ra n dm a k eR F I Di n t e r r o g a t o rs m a l l e r , l o w e r p o w e r c o n s u m p t i o n ，c h e
10、 a p e r B a s e do nE P CC I G 2s t a n d a r d ，ad i g i t a lb a s e b a n ds y s t e mo fU H FR F I D i n t e r r o g a t o ri sd e s i g n e di nt h i st h e s i s I B M8 R F 0 1 3 u mC M O S p r o c e s s i su s e dt o a c h i e v et h eA S I Ci m p l e m e n t a t i o n A n dt h ec h i ph a s
11、b e e nt e s t e d T h em a i nw o r ka n da c h i e v e m e n t so ft h i st h e s i si sp r e s e n t e db e l o w ： 1 T h es y s t e ma r c h i t e c t u r eo f i n t e r r o g a t o rd i g i t a lb a s e - b a n d i sp r o p o s e db a s e d o nE P CC I G 2s t a n d a r d T h ep a r a m e t e r
12、so fm o d u l a t i o n ，c o d i n g ，d a t ar a t ea n d S Oo na r ed e t e r m i n e da c c o r d i n gt oE P CC 1 G 2s t a n d a r d A n a l y s i sa n d o p t i m i z a t i o ni sd o n et ot h ek e ym o d u l e s 2 F i n i s ht h eR T L d e s i g no fa l lm o d u l e si nd i g i t a lb a s e - b
13、 a n ds y s t e m ，a n d o p t i m i z et h e mt of i tw i t hA S I Ci m p l e m e n t a t i o n I m p r o v et h es i m u l a t i o n m e t h o d st oo b t a i nm o r ea c c u r a t es i m u l a t i o nr e s u l t s T h ew h o l es y s t e m s i m u l a t i o ni sd o n e ，a n dt h er e s u l ts h o
14、 w st h a tt h ef u n c t i o no fd i g i t a lb a s e - b a n d m e e t st h eE P CC 1 G 2s t a n d a r d 3 T a p e - o u ts u c c e s s f u l l yb a s e do n0 1 3 u mC M O Sp r o c e s s P a c k a g e da s Q F N l 0 0 ，t h ec h i ph a s9 6F Op a d s I t sd i es i z ei s3 m m X3 m m ，a n dc e l lc
15、o u n t i s1 2 0 K 4 Ad e t a i l e dt e s th a sd o n et ot h ed i 百t a lb a s e - b a n dc h i p ，t e s tr e s u l t ss h o wt h a t t h ef u n c t i o no ft h ed i g i t a lb a s e b a n d Sm o d u l e sa r ec o r r e c t P I Ee n c o d e dd a t a r a t ei s4 0 K b p s ，F M Oe n c o d e dd a t ar
16、 a t ei s8 0 K b p s ，a n dc o m m a n d ss u p p o r t e d a r eS e l e c t ，Q u e r y , Q u e r y A d j u s t ，Q u e r y R e p ，A C K , N A K , R e q _ R N ，R e a da n d 啊t e K e y w o r d s ：E P CC I G 2 ，R F I D ，I n t e r r o g a t o r , D i g i t a lB a s e b a n d ，A S I C m 题监硕士学位论文答辩委员会成员名单 姓名职称单位备注 杨年缎确觅艮译东J ；j 9 荭崞互历 地厕衫k聱东卿舢哆 鬃磋放授罕众卿为烀 2 0 1 0 届华东师范人学硕士学位论文 1 1 前言 第一章绪论 R F I D 是R a d i oF r e q u e n c yI d e n t i f i c a
