支持IIC总线接口的自主标准的UHF RFID数字基带设计与实现

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1、硕士学位论文＿３參支持ＩＩＣ总线接口的自主标准的ＵＨＦＲＦＩＤ数字基带设计与实现作者姓名李明学校导师姓名、职称包军林副教授企业导师姓名、职称张琦高工申请学位类别工程硕士＿１学校代码10701学号1511122684分类号TN4密级公开西安电子科技大学硕士学位论文支持IIC总线接口的自主标准的UHFRFID数字基带设计与实现作者姓名：李明领域：集成电路工程学位类别：工程硕士学校导师姓名、职称：包军林副教授企业导师姓名、职称：张琦高工学院：微电子学院提交日期：2018年5月TheDesignandImple

2、mentationofSelf-StandardUHFRFIDDigitalBasebandSupportingIICBusInterfaceAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinIntegratedCircuitEngineeringByLiMingSupervisor:BaoJunlinTitle:AssociateProfessorSupervisor:ZhangQiTitle:Senio

3、rEngineerMay2018摘要摘要随着物联网需求的快速发展，作为物联网前端技术的射频识别（RFID：RadioFrequencyIdentification）技术，得到了广泛的关注。RFID是一种借助射频信号通过空间电磁耦合的方式，实现阅读器和标签之间的信息传递和能量交换无线通信技术。其中超高频射频识别UHFRFID具有价格低廉、通信距离远、数据传输速度快等优点，是RFID技术研究的重点方向之一[1]。集成电路总线（IIC：Inter-IntegratedCircuit）是一种多向控制总线，实现了多芯片连接同一总线的同时每个芯片可作为

4、实时数据传输的控制源，这种方式简化了信号传输总线接口，减小了占用空间、降低了芯片管脚数量和互连成本[2]。因此，给UHFRFID标签芯片数字基带增加IIC接口，在保证RFID阅读器对该芯片进行非接触式访问的基础上，其他控制器也可以通过IIC接口对芯片中信息进行访问，有助于UHFRFID标签芯片应用的拓展。论文主要工作包括：首先，在深入分析国家自主知识产权的标准RFID协议《军用射频识别空中接口》800/900MHz参数及IIC总线协议的基础上，通过优化减少基带工作模块数量，提出了一种支持IIC接口的数字基带架构方案包括：功耗管理模块PMU，

5、初始化模块INIT，解码解析模块DECODER，状态跳转模块SCU，输出控制模块OCU，存储器接口模块IE，IIC接口模块IIC_REP，信号选择模块SIGNAL_SEL，并详细给出了各个模块设计方法。其次，重点研究了标签芯片数字基带的低功耗设计方法与技术途径，通过综合应用功耗管理模块、门控时钟、校验输入多位等方法，完成了支持IIC接口的自主标准的UHFRFID数字基带的RTL级的低功耗设计。最后，基于FPGA开发板平台，完成了所设计的标签芯片数字基带的验证，以及在SMIC180nm工艺下完成了逻辑综合、时序验证、物理实现与物理验证。验证结

6、果表明，所完成的数字基带符合协议所规定的各项功能，基带面积90998.35μm2，功耗10.45μW。对比优化前的数字基带，在实现了总功耗降低18.4%的同时，芯片面积增加6.1%，满足设计要求。关键词：自主标准，RFID，数字基带，IIC接口IABSTRACTABSTRACTWiththerapiddevelopmentoftherequirementsofInternetofThings(IoT),RadioFrequencyIdentification(RFID)technologywhichisthefront-endtechnol

7、ogyofIOT,hasreceivedextensiveattention[1].RFIDisakindofwirelesscommunicationtechnologythatrealizesinformationtransferandenergyexchangebetweenreaderandtagbywayofelectromagneticcouplingthroughradiofrequencysignals.Amongthem,UHFRFIDhastheadvantagesoflowprice,longcommunication

8、distanceandfastdatatransmissionspeed,sothatItisoneofthekeyresearchdirectionsofRFIDtechnol