一种适用于UHF RFID的协议标准与其芯片设计

摘要

RFID(RadioFrequencyIdentification)，即射频识别技术，它利用射频信号经过空间电磁耦合实现空中信息传递，并通过所传递的信息以达到物体识别的目的。随着RFID技术的发展，其应用越来越多地涵盖了人们生活中的方方面面，物流、身份识别、信息交互等，尤其UHFRFID（超高频射频识别），由于其频率高，运算速度快，工作距离远的优点，更具有发展前景。
　　但是由于RFID技术最先发展于国外，其系统的通信标准协议虽然存在数个，但都是由国外所掌控，为了能够放心大胆的发展我国自己的RFID技术，建立自主的RFID标准协议显得尤为重要，我国自主的UHF频段空中接口协议已基本推出，但是还没有大规模应用，本文引入的是另一种协议标准（下文称为“新协议”），在推广我国自主协议的过程中有重大的借鉴意义，也可以为其他标准的建立提供参考。
　　本文以这种可行性标准为出发点，重点阐述了新协议的一些参数，防碰撞机制与其加密算法，并对基于新协议的UHFRFID标签芯片的设计与实现提出，最终通过FPGA验证其部分功能。相关内容有新协议关键参数，标签的整体设计，对数字基带框架的完整分析，并介绍了新协议中特有的防碰撞机制与数据加密算法，整个标签芯片的实现流程，并对标签进行FPGA测试验证，证明了标签可以满足协议的正常应用的要求，从而验证了新协议功能上的可行性，对于设计中仍然存在的问题，仍需要继续努力。

目录

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摘要

第一章 引言

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．3 本文主要研究工作以及成果

1．4 论文组织结构

第二章 RFID系统与新协议特点

2．1 RFID系统工作原理

2．2 新协议关键参数分析

2．2．1 阅读器到标签(前向)链路分析

2．2．2 标签到阅读器(后向)链路分析

2．2．3 协议链接时限

2．3 标签的工作状态

2．4 新协议的防碰撞机制

2．4．1 防碰撞算法

2．4．2 基于时隙值的防碰撞机制

2．4．3 预先分裂二进制树防碰撞机制

2．4．4 防碰撞机制的比较

2．5 鉴别状态的实现

2．5．1 鉴别状态

2．5．2 鉴别命令

2．5．3 鉴别流程

2．6 小结

第三章 数字基带整体设计

3．1 标签整体构成和功能概述

3．1．1 射频／模拟前端

3．1．2 标签存储体

3．2 标签数字基带架构

3．2．1 顶层接口设计

3．2．2 数字基带模块划分与工作时钟

3．2．3 数字基带工作原理

3．2．4 数字基带模块分析

3．3 小结

第四章 数字基带的设计实现与验证

4．1 数字基带设计流程

4．2 数字基带低功耗设计

4．2．1 低功耗的系统设计

4．2．2 RTL级代码优化

4．2．3 门控时钟

4．3 数字基带逻辑综合与STA

4．3．1 逻辑综合流程

4．3．2 静态时序分析流程(STA)

4．3 数字基带物理实施流程

4．4 标签测试验证

4．5 小结

第五章 总结

致谢

参考文献

研究成果