無源超高頻標(biāo)簽芯片數(shù)字部分電路低功耗設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、射頻識別（RFID Radio Frequency Identification)是利用射頻信號對目標(biāo)物體進行非接觸式自動識別的技術(shù)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于物流跟蹤、身份鑒別、防偽等各行各業(yè)。超高頻射頻識別技術(shù)（UHF RFID）具有讀寫距離遠、傳送速率快、成本低的優(yōu)勢，越來越引起人們的重視，到2017年將成為我國RFID市場的主流。無源UHF RFID標(biāo)簽芯片的一個關(guān)鍵指標(biāo)就是功耗，更低功耗的標(biāo)簽芯片性能更加優(yōu)越，可以在更遠的距離上工作。因此

2、，本文重點研究UHF RFID芯片數(shù)字基帶處理器的低功耗設(shè)計，具有一定的工程參考價值。
　　首先，本文介紹 CMOS功耗產(chǎn)生的基本原理，并結(jié)合超高頻電子標(biāo)簽芯片的架構(gòu)和 EPC Class-1 Generation2協(xié)議規(guī)范，分析了超高頻電子標(biāo)簽數(shù)字基帶電路對功耗的特殊考慮，并總結(jié)了常用數(shù)字集成電路中采用的低功耗設(shè)計方法。
　　其次，提出了一種新穎的數(shù)字基帶處理器的架構(gòu)，詳細分析了完整的數(shù)據(jù)通路的流程和各子功能模塊的協(xié)議要求

3、、實現(xiàn)方法以及仿真的結(jié)果。不同于其他設(shè)計，本文采用了異步電路設(shè)計方法，創(chuàng)新性的提出了三級時序門控思想管理數(shù)字基帶處理器的工作時序，從頂層模塊的劃分到具體器件的使用，最大程度上減少了冗余翻轉(zhuǎn)降低了功耗。并在此時序架構(gòu)基礎(chǔ)上，加入了復(fù)用、異步計數(shù)器、降低模塊時鐘頻率、獨熱編碼計數(shù)器、雙沿設(shè)計的方法進一步優(yōu)化了功耗。最終在1.8V工藝庫下仿真的峰值功耗不超過6.24μW，加入三級門控后的功耗相比之前降低了50％以上。
　　再次，采用Sy

4、nopsys的EDA工具(Design Compiler,IC Compiler,PrimeTime)完成了邏輯綜合和后端的物理實現(xiàn)。本文介紹了邏輯綜合和后端實現(xiàn)的流程，結(jié)合本設(shè)計分析了后端低功耗約束腳本的編寫，滿足了時序的要求和版圖的驗證。
　　最后，搭建了FPGA驗證平臺對設(shè)計進行了FPGA驗證，并在SMIC0.18μm庫下成功流片。本文給出了實物的照片和完整的測試，實測的結(jié)果滿足協(xié)議的要求，整個標(biāo)簽靈敏度為-14.5dBm。