超高频RFID标签的数字电路设计 (2)

器值，使得发生冲突的多个标签逐一被识别，保留一个处于活动状态的标签与读写器建立无碰撞通信，这样就有效地解决了冲突问题。虽然此种方法的判别线性度(215_1)比二进制数搜索法(2蜥)低，但读取速度高，演算机制完整，可防范多种信号碰撞的可能性，大幅降低信号碰撞的几率。

　　4．5 编码模块

　　标签反向散射给读写器的数据采用FM0编码，图6给出了FM0编码的格式。

　　

　　

　　FM0编码的数据前应以前同步码开始，选择哪种前同步码由读写器所发命令中的TRext参数决定；FM0编码在每个数据边界处倒转相位，并在数据0中间倒转相位。FM0编码具有记忆功能，一序列的信号中，后一位电平必须承接上一位末尾电平，所以需要一个寄存器存放上一位末尾处的电平信号，由此来判断下一信号的起始电平。根据读器所发命令确定标签返回数据的链路频率(LF：link frequency)， 由内部时钟计数产生所需频率，以此作为标签返回数据的发送频率。为降低功耗，可以将全局时钟分频，降低时钟频率。为了准确实现编码的功能，需要在充分理解标准的基础上，严格定义该模块与状态机之间的接口时序。编码模块只有与状态机模块在时序上密切配合，双方才能正确地发送和接收信号。实现过程为：当状态机发送的使能信号有效时，编码模块进入编码状态，同时，状态机送出数据信号；编码模块被触发启动后，首先按照协议要求产生前同步码，再把要输出的数据依次编码，产生1 bit中高低各半的0信号或统一电平的1信号，串行送出；当状态机发送最后一位数据的同时，通知编码模块，状态机的数据已经发送完毕。

　　4．6 存储器及存储控制逻辑

　　RFID标签的数据信息都存储在存储器中，一般采用EEPROM，用于存储EPC代码以及password等标签的标识性信息。存储器与状态机的接口 5 J为：Di是存储器输入数据信号；Do是存储器输出数据信号；Addr是存储器输入地址信号；oen是存储器输出使能信号，高电平有效；cen是存储器芯片使能信号，高电平有效；we是存储器读写控制信号，we=1时写有效；we=0时读有效。

　　5 仿真结果及版图

　　本文采用VHDL完成了UHF RFID标签数字电路的RTL代码设计，同时对标签与读写器通讯过程进行全面的模拟和仿真，并基于0．18μm CMOS工艺标准单元库，用EDA相关工具对该电路进行了前端综合和后端物理实现。仿真结果如图7所示，可以看到，综合后的电路将读写器发出的PIE格式命令CMD data成功地译码为二进制数据，存人命令寄存器command中，并提供了控制状态机及校验模块的相关命令的使能信号(Query en，QueryAdjust—en等)；在各种命令使能信号的触发下标签执行相应操作，按读写器要求产生各种输出数据(rn，handle等)；并将输出数据进行FM0编码产生CMD out；还实现了与存储器的接口。仿真结果显示标签数字电路在各情况下均正常工作，完全满足协议要求。综合后的电路规模约为11000门，功耗约为35μw。由于电路规模很大，要通过自动布局线进行版图设计，所设计的版图如图8所示。版图已经通过了DRC(设计规则检查)和LVS(版图与电路图一致比较)验证，时序分析也满足要求，电路具有较大的裕量，可靠性较高。

　　

　　

　　

　　

　　

　　

　　6 结束语

　　本文依据EPC C1G2及ISO／IEC18000—6协议，利用VHDL硬件描述语言和EDA工具设计实现了UHF RFID标签数字电路，可应用于工作在超高频段的各种RFID标签的数字部分。文中给出的仿真结果表明完成的设计符合协议要求。逻辑综合也得到让人满意的结果，这些都保证了电路的高性能和后端设计的顺利完成。后期的工作是对流片结果进行测试，另外，在满足协议功能要求的基础上，如何尽可能地简化电路结构并尽可能降低功耗是进一步研究的课题。