[发明专利]带时钟校准功能的高容忍性PIE解码器及其控制方法

说明书

 

技术领域

本发明属于射频识别技术领域，尤其涉及一种符合EPC C1G2标准的带时钟校准功能的高容忍性射频识别电子标签PIE解码电路设计极其控制方法。

 

背景技术

射频识别（RFID，Radio Frequency Identification）技术是利用射频方式远距离的通信以达到物品的识别、追踪、定位和管理等目的。RFID技术在工业自动化，商业自动化，交通运输控制管理，防伪等众多领域，甚至军事用途具有广泛的应用前景，目前已引起了广泛的关注。

为了适应远距离识别应用的需要，EPC Global推出了针对频率为超高频（UHF）频段（860~960MHz），用于物品管理的无接触通信空气接口参数的EPC Global Class-1 Generation-2标准，该标准的无源超高频电子标签具有广泛的应用领域。

在该类型的标签设计中，高精度的解码电路和时钟电路是保证标签在与读写器进行通信时，前向链路PIE数据解码正确和后向链路数据编码速率准确的关键因素。根据相关协议的要求，时钟频率的准确性需要在±4%。由于受制造工艺、电压和环境温度的影响，时钟电路的频率偏差普遍在±20%。时钟频率偏差将会引起前向链路数据解码时产生采样判决错误和后向链路数据编码速率错误的问题。同时，该类型的标签支持三种不同的前向链路速率，前向链路速率类型的判断对依靠命令中携带的TARI（询问机对对标签发信的基准时间间隔，PIE码字“0”的持续时间）字段的识别完成。因此，如何在时钟频率和解调波形发生偏差时仍正确识别前向链路速率和命令，是保证通信的重要因素。

目前针对时钟频率准确性的解决方案主要有温度补偿技术、时钟恢复技术、12.5us导引头校准技术以及数字时钟频率锁定技术等四种。温度补偿技术可以将时钟偏差降低到±5~7%的范围内，但是这种方法将会导致频率偏移，并且如果对芯片进行片上校正，需要重新进行温度补偿的设计，这就极大的增加了芯片的成本。时钟恢复技术主要是从UHF射频载波中提取时钟信号，虽然这种方式产生的时钟频率较为精确，但是这种技术模拟部分电路的功耗消耗大，将极大影响芯片的整体性能。12.5us导引头校准技术依赖于解调电路对12.5us导引头持续时间长度解调的精确性，该技术将12.5us导引头的采样总数与导引头后续PIE码字“0”的采样总数进行比较以确定TARI模式。当解调出的12.5us导引头出现时间长度上的变化时，这种技术容易产生TARI模式判别错误的问题，从而导致当前帧的数据解码出现错误，校准的时钟频率也会出现较大偏差。同时，由于每一帧数据都具有12.5us导引头，因此该技术会对每一帧数据进行时钟校准，在校准完成前，可能导致多帧数据帧的丢失或是错误解码，影响标签在密集阅读环境下的工作性能。同时复杂的数字校准算法，也会显著的增加数字系统的开销。数字时钟频率锁定技术采用高频时钟作为参考对低频时钟进行锁定，这种技术虽然低频时钟及锁定电路的功耗较低，但是在标签芯片设计中需要引入一个高频时钟作为参考，这将导致电路设计的复杂性增大，同时高频时钟也将产生巨大的功耗开销。

 

发明内容

本发明的目的是针对现有时钟校准技术的缺陷，提出了一种符合EPC C1G2标准的带时钟校准功能的高容忍性射频识别电子标签PIE解码器设计极其控制方法。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种带时钟校准功能的高容忍性PIE解码器，由模式检测模块、解码模块和控制字产生模块构成。解码器控制外围带控制字校准功能的时钟电路。时钟电路接收解码器传输过来的控制字，通过调节充放电电流支路数量的方式校准时钟频率。

上述PIE解码电路的模式检测模块，由符号采样计数检测电路、模式判别逻辑电路构成。其中符号采样计数检测电路对帧数据进行采样检测，计算12.5us及其后面PIE码字“0”的采样计数总数；模式判别逻辑电路根据符号采样计数检测电路提供的采样计数总数，判定TARI的模式，并根据TARI模式以及采样总数设置动态采样判决门限供后续数据解码使用。

上述PIE解码电路的解码模块，由状态转换机电路和动态门限判决电路构成。其中状态转换机电路完成解码各阶段状态的跳转。动态门限判决电路根据模式检测模块提供的动态采样判决门限值进行数据“0”和数据“1”的区分，输出解码数据及解码时钟。