射频识别技术RFI

1、精品文档1研究背景 关 键 词:RFID板级标签FPGA状态机ISO180006C RFID是Radio Frequency Identification的缩写，即射频识别，俗称电子标签。射频识别技术RFID是一种利用无线读写数据，借以识别物品的技术，它是无线 通讯技术与半导体技术相结合的产物，是当前应用最广泛的非接触式自动目标识别技术之一。识别系统由阅读器和电子标签组成，通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预。RFID技术具有很强的环境适应性，抗干扰能力强，可全天候使用，几乎不受污染与潮湿的影响，同时还避免了机械磨损。RFID 标签数据存储容量大、信息处理速度快、存

2、储信息可以自由更改，存储数据可以加密，标签无直接对最终用户开放的物理接口，能更好地保证机具的安全性。另外， 还可以用一些加密算法实现信息的安全管理，读写器与标签之间也可相互认证，实现安全通信和存储。RFID 技术涉及信息、制造、材料等诸多高技术领域，涵盖芯片设计与制造、天线设计与制造、标签封装、系统集成、信息安全等技术。随着芯片技术、天线技术和计算机技术的不断发展，RFID 系统的体积、功耗越来越小，成本越来越低，功能日趋灵活，操作快捷方便，加上其擅长多目标识别、运动目标识别，方便物品跟踪和管理的突出特点，在各种生产生活领域中得到广泛的应用。在物流系统、零售行业、身份识别、交通管理农牧行业和医

3、药行业等许多领域，RFID识别技术已经成为21世纪最热门的技术之 一。Radio Frequency Identification System RFID contains the electronic tags, readers and applications of three parts. Preservation of electronic tags in general agreement with the format of the data, in practice, the electronic tags attached to the surface of the objec

4、t to be identified. Reader can be read without contact and identify the tag in the electronic data stored, so as to achieve the purpose of automatic identification of objects. Applications collect, process and remote transfer object identification information through computers and computer networks.

5、The carrier frequency of the RFID system which meets the ISO/IEC15693 standard is 13.56MHz between the electronic tag and reader. Design a data transmission encoder corresponding four load modulation (high data rate single carrier, high data rate dual-carrier, low- single-carrier data rate, low data

6、 rate two-carrier) according to the agreement on ISO15693 RFID on transmitting data to the reader . Reader send data to the electronic tag through the pulse position coding method and electronic tag send Manchester encoded data to the reader.This paper will elaborate the design of the Manchester enc

7、oding module based onthistan dard. In accordance with the details of function and interface description, and then the sub-module by module design and analysis, hardware Description language used to implement VerilogHDL module function; VerilogHDL of each module testbench source code written test fil

8、e, then use the ModelSim SE 6.0 functional simulation module; functional verification is correct, the source code input Synopsys Design Compiler, the specified technology library, the preparation of binding document on the design of logic synthesis and optimization. Paper gives the correct functiona

9、l simulation results obtained show that completing the front-end designed to meet the functional and timing requirements. Logic synthesis has satisfactory result can be successful Manchester encoding.1. Describe each module in accordance with the details of function and interface, divide the modules

10、 into sub-modules, design and analysis, and then implement the function of modules with Verilog hardware Description language; write testbench test file of each Verilog source code, then simulate the modules; put the source code into Synopsys Design Compiler when the functional verification is corre

11、ct. Assign the specified technology library, writing constraint files, synthesize and optimize the design. This Paper will show the correct functional simulation results to illustrate that the front-end design have meet the functional and timing requirements. Logic synthesis also show satisfactory r

12、esult to us that Manchester encoding can be done successful .2.3.4.5. 2. RFID 技术的发展RFID 射频识别技术实际上是一项较早的技术，比条形码还要古老，虽然被称之为新技术。在20世纪70年代的时候，RFID射频识别技术的理论已经得到了很大的发展，并且开始了一些尝试性的应用。20 世纪末，许多无线射频识别系统在全球开始扩展，无线射频识别卡、 无线射频识别标签在全球得到使用。在20 世纪 90 年代，被动标签迅速发展。被动标签的应用包括：门禁控制系统、航班行李识别、汽车防盗、动物识别、电子商品监视、文件跟踪、 电子付费及

13、运动计时等。直到几年前，被动标签的大多数应用使用的是射频频谱范围的低频 (LF ， Low Frequency) 和高频(HF， High Frequency) 段。到了20 世纪 90 年代末，超高频(UHF， Ultra High Frequency) 被动标签的出现把标签的读取速度和读取范围结合得更好，并且以较低的价格使得被动标签能走出原来的限制。从 2001年至今，RFID标准化问题日趋为人们所重视。RFID 产品种类更加丰富，有源电子标签、无源电子标签及半无源电子标签均得到了发展，电子标签成本不断降低，规模应用行业不断扩大，RFID 技术的理论得到了丰富和完善。单芯片电子标签、多电子

14、标签识读、无线可读可写、无源电子标签的远距离识别、适应高速移动物体的 RFID正在成为现实。特别是世界头号零售商沃尔玛宣布大范围使用 RFID 和美国军方宣布军需物品均使用RFID 来进行识别和跟踪，极大的推动了RFID的研究和应用。目前国际上RFID 应用以 LF 和 HF 标签产品为主。由于需求量大，利润可观，各个厂商纷纷研制不同类别的RFID 产品，在性能和成本上下功夫。RFID 已经成为目前新技术的主流，新一代“超级 RFID”也已经应运而生。"超级RFID"是一种传感器网络。传感器网络不是被动的标签技术，它能够用来对环境进行监测并记录相关资料。在需要的时候还能够在

15、某些参数超过临界值时向人们发出警报。我国集成电路设计业和制造业在近几年中取得了长足发展。在 RFID 芯片设计方面，已基本实现自主设计。国内 RFID 芯片设计公司主要有上海复旦微电子公司、上海华虹集成电路设计公司、北京清华同方集成电路设计公司等，但相互之间技术不公开。在芯片制造方面，也涌现出了上海华虹、复旦微电子、上海贝岭等优势企业，具有大量生产RFID 芯片的能力。中国已基本掌握 HF芯片的设计技术，UHF芯片也已经完成开发。我国微电子产业起步相对较晚， 对 RFID 原理的研究还不够深入和透彻，自主开发的RFID 产品也相对不成熟。目前公开的有关电子标签芯片设计实现技术资料很少，相互之间

16、技术保密现象比较严重。在13.56MHz RFID 系统中，支持ISO/IEC 14443 协议的设计实现较多，但支持疏耦合系统、读写距离可达1 米左右的ISO/IEC 15693 协议的相对很少。现正值国家大力发展RFID 事业，研究设计出支持ISO/IEC 15693 协议的且读写距离远、成本低、功耗低的RFID 芯片具有很强的现实意义。RFID技术的发展将会在电子标签、阅读器、系统种类、标准化等方面取得新的进展。（1） 电子标签方面电子标签芯片所需的功耗更低，无源标签、半无源标签技术更趋成熟; 作用距离更远;无线可读写性能更加完善; 适合高速移动物品识别; 快速多标签读写功能; 一致性更

17、好; 强场强下的自保护功能更完善; 智能性更强; 成本更低。（2） 阅读器方面多功能 （ 与条码识读集成、无线数据传输、脱机工作等）; 智能多天线端口; 多种数据接口（RS232， RS422/485 ， USB， 红外， 以太网口）; 多制式兼容（兼容读写多种标签类型）; 小型化、便携式、嵌入式、模块化; 多频段兼容; 成本更低。（3） 系统种类方面低频近距离系统具有更高的智能、安全特性; 高频远距离系统性能更加完善，成本更低;2.45GHz , 5.SGHz系统更加完善；无芯片系统。（4） 标准化方面标准化基础性研究更加深入、成熟 : 标准化为更多企业所接受; 系统、 模块可替换性更好、更

18、为普及。（5） FID 射频识别技术的优势RFID 射频识别技术和传统识别技术相比，具有以下七大明显优势：（1 ）快速扫描条形码识别技术一次只能扫描一个条形码，而 RFID 射频识别技术支持批量处理，可同时识别数个RFID电子标签。（ 2） 体积小型化、形状多样化RFID 在读取上并不受尺寸大小与形状限制，不需为了读取精确度而配合纸张的固定尺寸和印刷品质。此外，RFID 标签更可往小型化与多样形态发展，以应用于不同产品。（ 3） 抗污染能力和耐久性传统条形码的载体是纸张，因此容易受到污染，但 RFID 对水、 油和化学药品等物质具有很强抵抗性。此外，由于条形码是附于塑料袋或外包装纸箱上，所以特

19、别容易受到折损；RFID卷标是将数据存在芯片中，因此可以免受污损。（ 4） 可重复使用现今的条形码印刷上去之后就无法更改，RFID 标签则可以重复地新增、修改、 删除 RFID 卷标内储存的数据，方便信息的更新。（ 5） 穿透性和无屏障阅读在被覆盖的情况下，RFID 能够穿透纸张、木材和塑料等非金属或非透明的材质，并能够进行穿透性通信。而条形码扫描机必须在近距离而且没有物体阻挡的情况下，才可以辨读条形码。（ 6） 数据的记忆容量大一维条形码的容量是50bytes ， 二维条形码最大的容量可储存2 至 3000 字符， RFID 最大的容量则有数MBytes 。随着记忆载体的发展，数据容量也有不

20、断扩大的趋势。未来物品所需携带的资料量会越来越大，对卷标所能扩充容量的需求也相应增加。3 欢迎下载精品文档（ 7） 安全性由于RFID承载的是电子式信息，其数据内容可经由密码保护， 使其内容不易被伪造及变造。RFID为各行业实时、动态、可视化管理提供有效手段。RFID电子标签具有体积小、 容量大、 寿命长、可重复使用等特点。RFID比传统的识别技术的高明之处在于， RFID芯片内部的数 据是可以更改的，这意味着不同流程的操作人员可以对 RFID添加记录，从而得到更加完整 的信息。同时，RFID芯片可以做得非常小巧，使其与物体集成时更加方便。按照工作频率的不同，RFID标签分为低频（LF）、高频

21、（HF）、超高频（UHF）和微波频段（MW的标签。RFID射频识别系统简介一般来说，射频识别系统包含射频标签（Tag）、读写器（Reader）和数据管理系统三部分。射频标签由天线及芯片组成，每个芯片都含有唯一的识别码，一般保存有约定格式的电子数据，在实际应用中，射频标签一般粘贴在待识别物体的表面，电子标签又称为射频标签、应答器、数据载体；读写器是可非接触地读取和写入标签信息的设备，它通过网络计算机系统进行通信，从而完成对射频标签信息的获取、解码、识别和数据管理，可设计为手持式或固定式，读写器又称为读出装置，扫描器、通讯器、阅读器；数据管理系统主要完成数据信息的存储和管理，并可以对标签进行读写控

22、制。数据管理系统可以由简单的小型数据库担当， 也可以是集成了 RFID管理模块的大型 ERP（企业资源规划）数据库管理软件。电子标签与阅 读器之间通过耦合元件实现射频信号的空间（无接触）耦合，在耦合通道内，根据时序关系，实现能量的传递和数据的交换。图2.1射救模块士 数据输入二数据输出读叮模决射匏模块M 0恰一数据输' 一数据箱机拄制模块射频识别系统的基本模型Fig21The basic model of RFID system(1)标签(Tag)由耦合元件和芯片组成，每个标签有唯一的电子编码，附着在物体上识别目标对象；通常电子标签由耦合元件以及 RFID芯片组成，RFID芯片主要由射

23、频接口模块、数字控制模块 和存储系统三部分组成，其 结构如图 所示：-图 RFID芯片系统结构射频接口主要由调制电路、 解调电路、时钟产生及复位电路以和电源产生电路四个功能 模块组成。调制电路和解调电路用于实现信息在电磁信号和电信号之间的转换；时序产生电路是为数字控制逻辑服务的，通过时钟恢复获得时钟信号，并分频产生调制电路和存储电路所需要的时钟信号。电源产生电路从阅读器发射的电磁波中提取能量给芯片内部电路使用， 解决了电子标签内电路正常工作所需要的能量问题，为整个数字电路和存储系统提供稳定的电压。数字控制模块主要实现对阅读器发出的信息进行解调、解码、校验、判断，并对解码后的指令进行相应的处理。

24、它由收发控制模块(编解码子模块、CRC子模块、移位寄存器等)、 映射模块、状态机等模块组成。状态机是RFID芯片工作流程的控制中心；编解码子模块实 现了对阅读器发来的数据脉冲位置解码和对电子标签需要发送的数据的曼彻斯特编码；CRC子模块保证了数据交换过程的完整性；映射模块实质上是一些特殊的数据通道，它将状态机、收发移位寄存器和存储器分别对应连接起来，实现数据和命令的分离。(2)读写器(Reader)也称为阅读器，用于产生发射无线电射频信号并接收由标签反射回的无线电射频信号，经处理后获取标签数据信息，有时还可以写入标签信息的设备。读写器的收发距离可长可短，根据它本身输出功率和使用频率的不同，从几

25、厘米到几十米不等。图射频识别阅读器结构图阅读器的控制单元的功能包括：与应用系统软件进行通信，并执行应用系统软件发来的命令；控制与电子标签的通信过程；信号的编解码；为精简电子标签芯片控制电路设计还可以执行防冲突算法；对电子标签与阅读器间要传送的数据进行加密和解密，以及进行电子标签和阅读器间的身份验证等附加功能。高频模块主要通过无线射频自动捕获电子标签中的数据，完成收发信号的调制与解调。天线(Antenna)在标签和读写器之间传递射频信号，控制数据的获取和通信，一般而言，天线都会和读写器整合在一起，可设计为手持式或固定式。以常见的交通卡为例，卡内嵌有一个电子标签，公交车上的读卡器内置了一个读写器和

26、一根天线，其读写距离为10厘米左右，属于低频产品，成本相对较低。发生在阅读器和电子标签之间的射频信号的耦合类型有两种：(1)电感耦合。变压器模型，通过空间高频交变磁场实现耦合，依据的是电磁感应定律，如图2-2所示。(2)电磁反向散射耦合。雷达原理模型，发射出去的电磁波，碰到目标后反射，同时携带回目标信息，依据的是电磁波的空间传播规律，如图2-3所示。图 电磁耦合图 电感耦合电感耦合方式一般适用于中、低频工作的短距离射频识别系统。典型的工作频率有 125kHz、225kHz和13.56MHz,识另作用距离小于 1m,典型作用距离为 1020cmo电磁反向散射耦合方式一般适用于高频、 微波工作的远

27、距离射频识别系统。 典型的工作 频率有：433MHz 915MHz 2.45GHz和5.8GHz,识别作用距离大于 1m,典型作用距离为 3 10mb在射频识别系统的工作过程中，始终以能量为基础，通过一定的时序方式来实现数据的 交换。因此，在RFID工作的空间通道中存在三种事件模型： 以能量提供为基础的事件模型， 以时序方式实现数据交换的实现形式事件模型，以数据交换为目的的事件模型。以能量提供为基础的事件模型读写器向电子标签提供工作能量。对于无源标签来讲，当标签离开读写器的工作范围以后，电子标签由于没有能量的激活而处于休眠状态，当电子标签进入读写器的工作范围以后，读写器发出来的能量激活电子标签

28、，电子标签通过整流的方法将接收到的能量转换为电能存储在电子标签中的电容里，从而为电子标签的工作提供了能量，完成数据的交换。对于有源标签来讲，有源标签始终处于激活状态，处于主动工作状态，和读写器发射出的电磁波相互作用，具有较远的识读距离。以时序方式实现数据交换的事件模型时序指的是读写器和电子标签的工作次序。通常有两种时序：一种是RTF（Reader TalksFirst, 读写器先发言）；另一种是TTF （Tag Talks First,标签先发言），这是读写器的防冲突协议方式.在一般状态下，电子标签处于“等待”或“休眠”工作状态，当电子标签进 入读写器的作用范围时， 检测到一定特征的射频信号，

29、便从“休眠”状态转到“接收”状态，接收读写器发出的命令后，进行相应的处理，并将结果返回读写器。 这类只有接收到读写器特殊命令才发送数据的电子标签被称为RTF方式；与此相反，进入读写器的能量场就主动发送自身序列号的电子标签被称为TTF方式。为了实现多标签无冲撞同时识读，对于RTF的方式，读写器先对一批电子标签发出隔离指令，使得读写器识读范围内的多个电子标签被隔离，最后只保留一个电子标签处于活动状态，与读写器建立无冲撞的通信联系；通信结束后，读写器发出指令使该电子标签进入休眠，指定一个新电子的标签执行无冲撞通信指令。如此重复，完成多标签同时识读。对于TTF的方式，电子标签随机地反复发送自己的识别I

30、D,不同的电子标签可在不同的时间段被读写器正确读取，完成多标签的同时识读。以数据交换为目的的事件模型读写器和标签之间的数据通信包括读写器向电子标签的数据通信和电子标签向读写器的数据通信。在读写器向电子标签的数据通信中，又包括离线数据写入和在线数据写入。无论是只读电子标签还是可读写的电子标签，都存在离线写入的情况。 这是因为，对于任何一只电子标签，都具有唯一的ID号，这个ID号对于标签来讲，是不可更改的。这样的ID号码可以在标签制造时由工厂固化写入(工厂编程)。对于数据的在线写入来讲，指的是可写标签。电子 标签的可写性能对于系统提出了很高的技术要求，要求具有较大的能量、较短的写入距离、 较慢的写

31、入速度、较复杂的写入校验过程等。对于标签向读头的数据通信过程，其工作方式包括以下两种：(1)标签收到读头的射频能量时，即被激活并向读头反射标签存储的数据信息；(2)标签被激活后，根据读头指令转入数据发送状态或体眠状态。在这两种工作方式中，前者属于单向通信，后者属于半双工双向通信。电子标签与阅读 器构成的射频识别系统是为应用服务的， 应用的需求可能多种多样， 各不相同。阅读器与应 用系统之间的接口通常用一组可由应用系统开发工具调用的标准接口函数来表示。射频识别系统的基本工作流程如下：(l)读写器将无线电载波信号经过发射天线向外发射；(2)当电子标签进入发射天线的工作区时，电子标签被激活，接收读写

32、器的操作指令， 将自身信息的代码经天线发射出去；(3)系统的接收天线接收电子标签发出的载波信号，经天线的调节器传输给读写器。读 写器对接收到的信号进行解调解码，送往后台的电脑控制器；(4)电脑控制器根据逻辑运算判断该标签的合法性，针对不同的设定做出相应的处理和 控制，发出指令信号控制执行机构的动作；(5)执行机构按照电脑的指令动作 ；(6)通过计算机通信网络将各个监控点连接起来，构成总控信息平台，可以根据不同的 项目设计不同的软件来完成要实现的功能。图为一种无源RFID的原理示意图电千标希Z万传快仁壬4救濡睥谭15欢迎下载数走法制数据曾理II存诸裱当图 无源RFID的原理示意图数据传输方式从读

33、写器到射频标签方向的数据传输过程中，所有已知的数字调制方法都可以选用，但该过程与工作频率和耦合方式无关。常用的数据调制解调方式有：幅移键控(AmplitudeShift Keying , ASK）、频移键控（Frequency Shift Keying , FSK）和相移键控（Phase Shift Keying , PSK）等方式。为简化射频标签设计并降低成本，多数射频识别系统采用ASK调制方式。数据编码一般又称为基带数据编码， RFID系统常用的数据编码方式有以下几种：双反 向不归零码（NRZ）、曼彻斯特编码（Manchester）、单极性归零编码（UnipolarRz）、差动双相 编码（

34、DBR）、米勒编码（Miller）、差动编码、脉冲宽度编码 （Pule Widthmodulation , PWM） 和脉冲位置编码（Pule Position modulation , PPM海种编码都有其适用场合。RFID标准1. RFID标准简介由于目前还没有正式的RFID产品（包括各个频段）国际标准，因此，各个厂家推出的RFID产品互不兼容，造成了RFID产品在不同市场和应用上的混乱和孤立，这势必对未来的RFID产品互通和发展造成障碍。标准化是推动RFID产业化进程的必要措施。射频标签的通信标准是标签芯片设计的依据，目前国际上与RFID相关的通信标准主要有：ISO/IEC 18000标

35、准（包括 7 个音B分，涉及 125KHz,13.56MHz,433MHz,860 960MHz,2.45GHz 等频段）,ISO11785 （低频）,ISO/IEC 14443 标准（13.56MHz）, ISO/IEC 15693 标准（13.56MHz）, EP的准（包括Class0,Class1 和GEN建三种协议，涉及HF和UHF两种频段），DSRC标准（欧洲 ETC标 准，含5.8GHz）。目前电子标签芯片的国际标准出现了融合的趋势，ISO/IEC 15693 标准已经成为ISO18000-3标准的一部分， EPC GEN标准也已经启动向 ISO18000-6Part C 标准的转

36、化。2. ISO/IEC 1569 标准ISO/IEC 15693 标准主要由物理特性、通信接口和初始化、防冲突和传输协议三部分组成。ISO/IEC 15693标准定义了电子标签和阅读器之间的双向通信协议，其基本通信模型如图 所示电子标签Tag阅读罂Reader图 RFID基本通信模型RFID 系统的通信模型分为三层，从下到上依次为：物理层、通信层和应用层。物理层即空中接口部分， 主要关心的是电气信号问题，例如频道分配、物理载波等；通信层定义了阅读器与电子标签 Tag之间双向交换数据和指令的格式，其中最重要的一个问题就是解决多个电子标签同时访问一个阅读器时的冲突问题；应用层用于解决和最上层应用

37、直接相关的内容，包括认证、识别以及应用层数据的表示、处理逻辑等。通信过程为：电子标签进入阅读器的有效场后被激活；电子标签等待阅读器的指令；阅读器发送指令给电子标签；电子标签发送响应给阅读器。电子标签在被阅读器的电磁场激活的1ms内，应该做好准备从阅读器接收指令，阅读器在发送指令给电子标签之后的300us内，应该做好准备从电子标签接收响应。M.IMM 则帧数据解犯图阅读器和电子标签的通信模型数据通信的流程是发送方将要发送的数据组成帧，然后选用相应的编码方式对帧数据进行编码，并且为帧数据加上帧头和帧尾，最后进行调制发送；在接收方，首先将收到的调制信号进行解调，然后对信号进行解码和去帧头帧尾，最后得

38、到帧数据。在ISO/IEC 15693协议标准中规定：每一个查询和响应都包含在一个帧中，帧头( SOF和帧尾(EOF将在下面定义。每一个查询都包含以下的域：标志位( flag )、命令代码、与特定命令相关的特定可选参数域、应用数据域、CRC请求帧格式 如表 所示表 请求帧格式帧头(SOF |标志位(FLAG)命令代码|令勺登数农用效据域|既可 帧星(EOF)在一个请求帧中，“标志”域描述了 VICC应该执行的操作，以及相应的域是否出现。该域包含了 8个bit。请求标志域通知电子标签哪些可选数据将出现在请求帧中，并且确 定了电子标签如何进行响应。每一个响应包含下列的域：标志位、与特定命令相关的特

39、定可选参数域、应用数据域、CRC响应帧格式如表所示：表 响应帧格式帧头(SOF)标志位(FLAG)命令参数应用数据域CRC帧尾(EOF)协议是面向位的。在一帧中所传输的数据位是8的整数倍。单个字节的传输都是从最低位开始的。多个字节的传输从最低字节开始，每一个字节从最低位开始。标志位的设定表明可选域的存在。当标志位被设为1 ,该域出现；否则该域不出现。RFU标准应该设定为 0。电子标签在被阅读器的电磁场激活的1ms内，应该做好准备从阅读器接收指令，阅读器在发送指令给电子标签之后的300us内，应该做好准备从电子标签接收响应。曼彻斯特编码模块曼彻斯特码由于其特殊的性能，被广泛应用数字通信的编码方式

40、。根据ISO/IEC 15693协议标准描述，从电子标签到阅读器的数据要进行曼彻斯特编码。曼彻斯特编码是串行数据传输的一种重要的编码方式。它的最大的优点是：数据和同步时钟统一编码。曼彻斯特码中含 有丰富的时钟信号， 直流分量基本为零， 这使得解码方能够较容易恢复同步时钟，并同步解数字信号。出数据，具有很好的抗干扰性能。数宇信号1晟初断码0图曼曲斯特仍1曼彻斯特编码方式在曼彻斯特编码中，整个时钟周期内电平由高向低变化表示0,电平由低向高电平变化表示1. RFID系统遵循“阅读器先说”的原则，阅读器发送请求信号给电子标签，电子标签的数 字部分对请求信号进行相应的处理，并发出回复信息给阅读器。电子标

41、签的数字部分框架如图 1所示。PPM军码模块接收模拟部分发送过来的信号，将 脉冲位置编码方式的数据解码成电子标签数字部分可识别的二进制数据，并将此二进制数据发送到CR或验模块和状态机模块。CRC验模块确认信号传输无误后，状态机对请求信号 进行处理并发出回复信号给 CRC码模块产生 CR或验码，最后由曼彻斯特编码模块将回复 信号以及CR或验码一并以特定的脉冲形式发送给模拟部分进行处理。为了防止信息受干扰或相互碰撞，防止对某些信号特性的蓄意改变，曼彻斯特编码要对标签回复的信息提供某种程度的保护。可见，曼彻斯特编码模块对整个数字部分起着非常重要的作用。如果编码不正确或者抗干扰能力不强，阅读器无法接收

42、到正确的回复信号，从而导致电子标签与阅读器的通信失败。因此，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。数字部分框架各个子模块的功能描述如下：PPM军码：对解调后的数据进行解码，得到从阅读器发送过来的帧数据。CRC莫块：对收到白数据进行 CR或验，出错时电子标签不做响应；在发送数据时用来 产生CR诙验码。状态机：控制整个电子标签系统的所有操作。对接收的指令和数据进行处理，控制电子标签的状态，根据指令要求对EEPRO进行读写。Manchester编码模块：对要发送的比特流进行曼彻斯特编码。从RF模块过来的解调后的数据首先经过PPMW码，解码后得到帧数

43、据，前两个字节是Flag和CMD存入相应的专用寄存器中，其他的数据在通用移位寄存器中进行存储，存储的同时把数据送到 CRC莫块进行校验。如果CRC昔误，电子标签不做任何响应；没有发现错误的话电子标签读取帧数据来进行相应的操作。电子标签要发送响应时， 首先把要发送的数据写入通用移位寄存器，当计时器完成计时准许发送，数据串行进入数据发送模块，并同时送到CRC莫块进行CRC十算，在数据发送模块为数据加上 SOF CRC和EOF最后通过对比特流进行曼彻斯特编码和第一次调制后，送 入RF模块进行第二次调制和发送。数据调制方式从电子标签向阅读器传输数据时，使用负载调制副载波， 电阻或者电容调制阻抗在副载波

44、频率fs的时钟中连通或者断开。可以根据数据传输方式使用1种或者2种副载波，这是由阅读器决定的。 当使用一种副载波时，副载波频率fs1应该是fc/32 (423.75kHz)。当使用两种副载波时，副载波频率fs1、 fs2分别应该是fc/32 (423.75kHz)和fc/28 (484.28kHz),这时两者之间应该存在连续相 位关系。电子标签支持两种调制方式，即ASK和FSK ( Frenquency Shift Keying :频移键控)调制。在使用单副载波时，进行 ASK调制，使用双副载波时进行FSK调制。同时电子标签支持两种传输速率，即低传输速率和高传输速率，两种传输速率的选择是由阅读

45、器决定的。电子标签各种情况下的传输速率如表所示ASKFSK副载披频率423.423.ZSKHw低传输速率6.62kbits7s6. o7kbits/s高传输速率26. 18kbits/s26.69kbits/s表 电子标签的数据传输速率(1) 单载波的输出框图为 如图 所示，该波形输出模块由计数器和八分频电路构成。计数器控制分频电路的使能信号。 波形未调制期，八分频电路的使能信号为 0,输出0; 波形为脉冲时，使能信号有效。图单载波的输出框图olk8f高速单副载波的位编码，起始帧及结束帧逻辑0由8个频率为423.75kHz (fc/32 )的脉冲和18.88us (256/fc )未调波组成。

46、如图 所示UUUUWW37,76 u 海I图 单副载波逻辑0模块名：onecountO输入：使能信号 en, fc/4的时钟信号。协议中fc为13.56Mhz。输出：单一输出，单载波的逻辑0波形功能：当en为0时，输出为0当en为1时，输出如图2的上侧波形。逻辑 0由8个频率为Fc/32的脉冲开始，然 后是一段长度为18.88科s的未调制时间；代码为'timescale 1ns/100Psmodule onecount0(en,clk,out);input en,clk;output out;reg6:0 count;reg out;always(posedge clk) if(!en

47、)count<=7'b0000000;else if(count=7'b1111111) count<=7'b0000000;elsecount<=count+7'b0000001;always(count or en)if(!en)out<=0;else if(en)&&(count<=7'b0111111)out<=1;elseout<=0;endmodule测试模块为'timescale 1ns/100Psmodule one0(en,clk,out);input en,clk;ou

48、tput out;wire out;wire out1;/计数模块onecount0 u1(.en(en),.clk(clk),.out(out1);/分频模块clk8f u2(.clk(clk),.en(out1),.out(out);endmodule逻辑1由18.88us (256/fc )未调波形和8个频率为423.75kHz (fc/32 )的脉冲组成，如图所示图单副载波逻辑1模块名：onecount1输入：使能信号 en, fc/4的时钟信号输出：单一输出，单载波的逻辑1波形功能：当en为0时，输出为0当en为1时，输出如图2的下侧波形。逻辑1则由一段长度为18.88科s的未调制时

49、精品文档间开始，然后是8个频率为Fc/32的脉冲。编码一位数据所用的时间为37.76 s。代码为'timescale 1ns/100Psmodule onecount1(en,clk,out);inPut en,clk;outPut out;reg6:0 count;reg out;always(Posedge clk)if(!en)count<=7'b0000000;else if(count=7'b1111111)count<=7'b0000000;elsecount<=count+7'b0000001;always(count o

50、r en)if(!en)out<=0;else if(en)&&(count>=7'b1000000)out<=1;elseout<=0;endmodule测试模块为'timescale 1ns/100Psmodule one1(en,clk,out);inPut en,clk;outPut out;wire out;wire out1;/ 计数模块onecount1 u1(.en(en),.clk(clk),.out(out1);/ 分频模块 clk8f u2(.clk(clk),.en(out1),.out(out);endmodul

51、e阅读器和电子标签的对话以帧的形式进行，帧的起始标志是SOF Start of Frame)sof包含三个部分：56.64US的未调波形(768/fc )24个频率为 423.75kHz (fc/32 )的脉冲逻辑1:由18.88us (256/fc )未调波形和 8个频率为423.75kHz (fc/32 )的脉冲组成。心学P3"6ab6,ti4 |js图使用单载波的SOF模块名：onecountsof输入：使能信号 en, fc/4的时钟信号输出：单一输出，单载波的sof波形功能：当en为0时，输出为0当en为1时，输出如图4的上侧波形。单载波的SO旭括三个部分：一段长度为56.

52、64 ws的未调制时间；24个频率为Fc/32的脉冲、逻辑1的位编码； 代码为'timescale 1ns/100Psmodule onecountsof(en,clk,out);input en,clk;output out;reg8:0 count;reg out;always(posedge clk)if(!en)count<=9'b000000000;else if(count=9'b111111111)count<=9'b000000000;elsecount<=count+9'b000000001;always(count

53、or en)if(!en)out<=0;elseif(en)&&(count>=9'b011000000)&&(count<=9'b101111111)count在 区 间1192,383 out<=1;elseif(en)&&(count>=9'b111000000)&&(count<=9'b111111111)count在 区 间1448,511 out<=1;elseout<=0;endmodule测试模块为'timescale 1ns/

54、100Psmodule onesof(en,clk,out);input en,clk;output out;wire out;wire outl;/计数模块onecountsof u1(.en(en),.clk(clk),.out(out1);/分频模块clk8f u2(.clk(clk),.en(out1),.out(out);endmodule结束标志是 EOF(End of Frame),包含三个部分：逻辑0:由8个频率为423.75kHz (fc/32 )的脉冲和18.88us (256/fc )未波形组成24个频率为 423.75kHz (fc/32 )的脉冲56.64us的未调波

55、形(768/fc )37,76 ps56,64 即图单载波的EOF模块名：onecounteof输入：使能信号 en, fc/4的时钟信号输出：单一输出，单载波的eof波形功能：当en为0时，输出为0当en为1时，输出如图4的下侧波形。EOF亦包括三个部分：逻辑0的位编码、24个频率为Fc/32的脉冲、一段长度为 56.64科s的未调制时间。代码为'timescale 1ns/100Psmodule onecounteof(en,clk,out);input en,clk;19欢迎下载精品文档output out;reg8:0 count; reg out;always(Posedge

56、 clk)if(!en)count<=9'b000000000;else if(count=9'b111111111)count<=9'b000000000;elsecount<=count+9'b000000001;always(count or en)if(!en)out<=0;在区间【0,63 】else if(en)&&(count<=9'b000111111)/countout<=1;在区间else if(en)&&(count>=9'b010000000)&&(count<=9'b100111111)/count128,319】out<=1;elseout<=0;endmodule测试模块为'timescale 1ns/100Psmodule oneeof(en,clk,out);inPu