无源超高频射频识别标签芯片数字电路的设计

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射频识别(RFID)作为一种无线识别技术,因具有体积小、可擦写、读写效率高、穿透力强、识别距离远、安全性强及使用寿命长等特点,从其20世纪90年代问世开始,就受到很大的关注。2003年开始,RFID技术被看作未来科技发展的热点之一。近年来,随着物联网的发展,对作为其应用基石的RFID的性能以及多样化也提出了更高的要求。   目前,ISO/IEC18000-6 Type C是国际上普遍采用的无源超高频(UHF) RFID技术标准,规定载波频率为860MHz~960MHz,读写距离为3~10m,由于其读写距离远的特点而成为了研究热点。   本文基于ISO/IEC18000-6 Type C标准,对无源UHF RFID标签芯片数字电路部分进行了设计,并采用了一些低功耗的设计方法。首先,介绍了RFID系统的组成结构和工作原理;其次,介绍了目前RFID技术的相关标准,重点分析了ISO/IEC18000-6 Type C协议,并介绍了数字电路的低功耗设计方法;再次,根据标准要实现的功能,采用Top-Down的设计方法,在对数字电路部分的系统架构设计基础之上,对其中的各个子模块电路进行了RTL设计,功能模块电路主要包括时钟产生电路、随机数产生电路、命令处理模块、状态转换模块、CRC校验模块、EEPROM接口模块、系统计数模块,解码电路、编码模块;再次,采用Modelsim SE6.1f,对所设计的总体电路进行了功能仿真,结果表明能够完成标准所要求的功能;然后,采用SMIC0.18μm工艺库,以及Synopsys公司的DC和PT工具,对电路进行了综合和静态时序分析,时序能够满足要求;使用Astro进行版图设计,版图面积为350×320μm2;最后,使用Power Compiler在RTL级对电路进行功耗分析,在系统时钟频率为2.56MHz、电源电压为1.8V时,所设计电路的整体功耗为19.6μW。  
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