无源超高频RFID应答器的设计

有说明。

　　比较器必须满足UHFRFID应答器解调器定义的性能要求。应答器输入电压的动态范围应根据不同的物理区域，在几百毫伏到几伏左右变化。包络检波器和低通滤波器后面的信号应具有相同的幅值范围。比较器的性能指标包括比较器的共模输入电平，以及以共模输入电平百分比表示的差模输入电平。

　　比较器的另一个重要参数是迟滞性。当模拟输入信号缓慢移动或者包含噪声时，但输入信号处于阈值点附近时，比较器输出可能发生振荡。利用迟滞性可使输出转换期间的振荡最小，但高迟滞性也意味着灵敏度下降、转换速度变慢。

　　RFID应答器的数字控制模块

　　数字控制模块处理询问命令、执行防冲突协议、进行数据总校验、运行存储器读写操作，并执行输出控制和数据流动。EPCGen2标准的命令组很复杂，需要使用复杂的数字核。根据用户需求，如果要实现全部的Class1(包括读写)性能，则需要非易失性存储器。

　　询问器利用三种基本操作管理标签组。这些操作中的每一个都包含一个或多个命令。这些操作定义如下：

　　1．选择过程是询问器选择RFID标签组用于编目和读写的过程。在编目之前，询问器可能使用一个或多个"选择"命令来选择某一特定标签组。

　　2．编目过程是询问器识别不同标签的过程。询问器通过以发射四个节中的一个之一发射"查询"命令，开始编目过程。一个或多个RFID标签可能回答。询问器检测到一个信号标签回答后，请求该标签的PC、EPC和CRC-16。每次只能一个节进行编目操作。

　　3．读写过程是询问器与单个标签交互问答(读或者写)的方法。在读写之前，单个标签必须惟一标识。读写包括多个命令，其中有些使用了R=>T连接的一次基于焊盘覆盖编码。

　　与读卡器命令一致，标签将把其内部状态以7个响应中的一个发送:Ready，ArbitRAte,Reply，Acknowledged，Open,Secured和Killed。标签可能同时支持多达4个会话，使其可将分离的和编目的标签连接至目前环境下的各个读卡器。该标签通过分时，使不同的读卡器分享其他的标签。双向冲突检测和排除控制由询问器和标签来处理。在编目阶段，询问器首先发出Query命令，一旦接收，标签将把产生的15b随即数(RNG)代码从内部装入其槽计数器。如果装载的RNG为零，标签将通过把它本身的代码反射回轮询器的办法来回答轮询器。如果装载的RNG不为零，标签保持原来的状态。读卡器则给标签发送另一个QueryRep。一旦接收到，标签将减少其槽计数器数，并且当值变为零时回复。如果发送Query或QueryRep命令后没有检测到冲突，询问器将给标签发回ACK(应答)命令。标签接收ACK命令后将变为应答状态，准备接收下一个命令。询问器将记录已成功轮询的标签。如果回复后，标签没有从读卡器接收到ACK命令，就回到Arbitrate状态，减小槽计数器的值。冲突控制机制基本上取决于装入槽计数器的RNG值。因为可以回复询问器可能性为215，所以不同标签可以以时分交替方式共享通信。

　　标签存储器分为四个不同的组，每一个都包含0或者更多的存储字(见图4)：

　　1．包含取消和读取密码的保留存储器。

　　2．包含有一个CRC-16、协议控制(PC)位的EPC存储器，以及标签连接或将连接的用来标识物体的电子产品码(EPC)。

　　3．TID存储器包含有一个8-bISO/IEC15963分配类标识，用于询问器惟一标识常规命令和/或标签支持的可选功能。

　　4．允许用户定义数据存储的用户存储器。存储器结构由用户定义。

　　所有内存条的逻辑地址从零(00h)开始编址。物理内存映射由销售商定义。

　　在EPCGen2协议中，标签设计工程师可以自由选择ASK或者PSK的反射调制，询问器(读卡器)必须能支持任何一个类型的解码。除了选择调制类型外，要发送的数据还必须被编码成FM0基带或者Miller调制信号。数字模块应该根据编码选择，插入合适的前同步信号序列。数字模块也必须包含一个可以将输入脉冲船转换成有效命令的解码器。

　　从电路设计角度看，除整流器外，应答器的数字模块消耗了大多数功率，这是因为该模块包括存储器、有限状态机以及输入/输出(I/O)单元。为扩大应答器的工作范围，使数字模块的功率消耗最小非常重要。标准单元库被经常用来综合应答器的数字模块。针对有些情况，制造商还开发了定制单元，以提供低功耗性能。

　　应答器中的存储器单元很重要。为实现标签的读/写，必须要有EEPROM和闪存等非易失性存储器。采特殊工艺的EEPROM或闪存的可用性，也将限制它们在读/写标签中的应用。如果需要EEPROM和闪存，就必须采用双层多晶硅工艺。

数字控制模块可以使用硬件方法或软件可编程方法(使用微程序或微控制器)来实现。硬件方法需要的电路面积最小，但牺牲了灵活性。可编程