RFID解调方式自动识别方法及自动识别电路
技术领域
本发明涉及一种RFID解调方式自动识别方法和自动识别电路,具体来说,涉及一种根据RFID标签芯片接收到的100%信号或者10%信号的具体情况,自动检测出其中一种信号并将此信号用于后续通信的RFID解调方式自动识别方法和RFID解调方式自动识别电路。
背景技术
射频识别技术(RFID)是一种非接触的自动识别技术。RFID由于其非接触性、安全性、方便性等特点正日益广泛应用于城市交通、物流、生产制造和装备、交易、门禁系统等领域。
RFID标签芯片主要有两种调制技术:100%调制技术和10%调制技术。为了能够达到远距离识别,RFID标签芯片采用了10%远场区调制技术,使得RFID工作在远场区的时候仍然能够感应到来自阅读器的能量,同时为了兼容国际标准,RFID标签芯片同时兼容近场100%调制技术。两种调制技术的存在,阅读器有可能发送任意一种信号,在具体的使用中,阅读器和RFID标签芯片将只采用一种调制技术,此时RFID标签芯片应能自动检测出任意一种调制方式。
采用两种调制技术传递给RFID标签芯片的信号是有所不同的,主要体现在调制深度,100%调制信号的调制深度为100%,当信号需要调制的时候,会在9.44us期间产生一个凹槽,由于深度是100%,此时能量暂停传递,RFID标签芯片的时钟信号将停止产生,在此期间RFID标签芯片由于缺乏时钟而不能执行任何操作。10%调制信号的调制深度在10%至30%的范围内变化,这种深度足以让RFID标签芯片提取出时钟信号,故在9.44us期间时钟信号都是不间断的。
RFID标签芯片能将出现凹槽的地方解调出信号,在无凹槽出现的时候,解调信号恒为高电平,在凹槽出现期间,解调电路将以一个负脉冲形式存在,持续时间为9.44us。对于100%解调信号,凹槽边缘的电平是稳定的,但对于10%解调信号,凹槽边缘可能会出现误触发,这种场合主要可能出现在低场强或者工艺偏差较大的时候,一般情况下,这个误触发信号可能持续一两个时钟,这就要求后续电路应有足够的能力避免误触发信号。
两种调制技术的最大区别是凹槽期间有无时钟存在,而解调出的信号都是一样的,出现凹槽的地方将用负脉冲表示。因此有必要将两种信号都用一种方式表示,方便后续电路的处理,凹槽期间没有时钟将会影响时序电路的操作,有必要将凹槽信号做处理,将凹槽信号整形到有时钟的地方,方便同步电路操作。
现有技术主要利用解调后的100%信号或者10%信号作为触发器时钟,遇到下降沿的时候启动状态机电路进一步识别解调方式,这种方法虽然电路原理简单,但是当误触发存在时将会错误识别解调方式,这种方法不稳妥。另外一种技术是将识别电路做到模拟射频部分,这种方法带来一些时序验证的困难以及增加设计复杂度。
发明内容
针对以上的不足,本发明提供了一种根据RFID标签芯片接收到的100%信号或者10%信号的具体情况,自动检测出其中一种信号并将此信号用于后续通信的RFID解调方式自动识别方法和RFID解调方式自动识别电路。
本发明的RFID解调方式自动识别方法包括:1)过滤掉凹槽边缘可能存在的误触发信号,得到稳定、平整的解调信号;2)对过滤后的解调信号进行整形处理,将脉冲信号整形到时钟信号连续处;3)利用识别电路状态机计数解调信号低电平脉冲持续时间,判断是哪种解调信号,并输出控制信号;4)通过多路选择器将最后解调信号输出。
本发明的RFID解调方式自动识别方法采用四分频的工作时钟信号。
本发明的RFID解调方式自动识别电路包括:过滤掉凹槽边缘可能存在的误触发信号,得到稳定、平整的解调信号的毛刺去除电路;对过滤后的解调信号进行整形处理,将脉冲信号整形到时钟信号连续处的凹槽整形电路;用于计数的计数器;将两路解调信号合并成一路信号,以din信号的形式输出给后续的处理电路的多路选择器;用于识别两种解调信号,并输出两种解调信号的控制信号给模拟前端的识别电路状态机。
本发明的RFID解调方式自动识别电路采用四分频作为触发器的工作时钟。
所述毛刺去除电路包括:I1和I2为与门,I3为或门,D1、D2、D3、D4、D5、D6和D7为触发器,其中,D1和D4数据输入端在系统复位后一直为高电平,din_100和din_10为模拟前端发送过来的解调信号,其编码方式为4取1模式或256取1模式,解调信号din_100和din_10形成无毛刺的同步解调信号,作为异步复位信号来处理解调信号,解调信号din_100和上电复位信号por相与后的信号为rst_din100,rst_din100作为D1、D2和D3的异步复位信号,当din_100为高电平时,触发器D3输出高电平;当din_100为低电平时,din_100和por相与为低电平,复位D1、D2和D3,使其输出低电平,din_100通过第一级采样后,信号为din_100_tmp,它作为第二级采样的输入信号,解调信号通过第二级采样后信号为din_100_tmp1,它作为第三级采样的输入,解调信号din_10和por相与信号为rst_din10,作为D4、D5、D6和D7的异步复位信号,D4和I3的作用是使解调信号din_10推迟一个clk4时钟周期,之后解调信号din_10通过三级采样后输出,得到稳定的解调信号din_10_tmp2。
所述凹槽整形电路非门I4、I5和与门I6、I7组成凹槽整形电路,从毛刺去除电路输出的din_100_tmp1、din_100_tmp2、din_10_tmp1、din_10_tmp2作为整形电路的输入,din_100_tmp2通过非门I4输出又和din_100_tmp1通过与门I6相与后作为整形电路的一个输出,输出信号为din_100_p,din_10_tmp2通过非门I5输出又和din_10_tmp1通过与门I7相与后作为整形电路的另一个输出,输出信号为din_10_p。
所述计数器采用四分频时钟,cnt_mod计数器是3比特计数器,当解调信号为低电平的时候计数,一旦计数到7的时候便停止计数,din_100和din_10经过与非门I8作为计数器的使能端,复位信号rst经过非门I8作为计数器的异步复位信号,上电复位信号por作为计数器的再一路输入,其输出信号为cnt_mod,当din_100或din_10处于低电平状态时,cnt_mod开始计数,当cnt_mod计数到7时,计数器内部产生一个控制信号,使计数器停止工作,并且寄存cnt_mod的输出。
所述识别电路状态机用于识别两种解调信号,并输出din_100_en和din_10_en控制信号给模拟前端,其输入为din_100_p、din_10_p和cnt_mod,输出为din_100_en、din_100_en_tmp、din_10_en和din_10_en_tmp,当din_100_p和din_10为低电平时,状态机一直处于状态1,并且din_100_en和din_10_en输出都为高电平,din_100_en_tmp、din_10_en_tmp都为低电平,当din_100_p或din_10_p为高电平时,状态机跳变到状态2,并判断cnt_mod的输出是否为7,若cnt_mod值为7表示是10%调制方式,这时din_10_en和din_10_en_tmp输出为高电平;若cnt_mod不为7,din_100_en和din_100_en_tmp输出为高,表示是100%调制方式,当状态机处于状态2时,din_100_en和din_10_en只有其中一个为高电平,这取决于din_100_en_tmp和din_10_en_tmp的值,当din_100_en_tmp为高时,din_100_en为高电平;当din_10_en_tmp为高时,din_10_en为高电平。
所述多路选择器将两路解调信号合并成一路信号,以din信号的形式输出给后续的处理电路,din_10_en_tmp和din_10_p通过I10相与后作为多路选择器的一个数据输入端,din_100_en_tmp为多路选择器的选择控制信号,当din_100_en_tmp为高点平时,多路选择器优先输出din_100_p,当din_100_en_tmp为低电平,且din_10_en_tmp为高电平时,多路选择器输出din_10_p。
本发明的有益效果:本发明通过毛刺去除电路,将两种解调信号凹槽边缘的毛刺过滤掉,得到稳定可靠的解调信号输出,提高电路抗干扰能力,两路解调信号经过整形电路合并得到一路信号,方便后续电路处理,同时引入四分频时钟,降低电路功耗,减少不必要的寄存器,节省面积。
附图说明
图1为本发明的RFID解调方式自动识别方法流程图;
图2为本发明的RFID解调方式自动识别电路的电路原理图;
图3为本发明的毛刺去除电路的电路原理图;
图4为本发明的毛刺去除电路的波形效果示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步阐述。
如图1所示,本发明的RFID解调方式自动识别方法包括:1)过滤掉凹槽边缘可能存在的误触发信号,得到稳定、平整的解调信号;2)对过滤后的解调信号进行整形处理,将脉冲信号整形到时钟信号连续处;3)利用识别电路状态机计数解调信号低电平脉冲持续时间,判断是哪种解调信号,并输出控制信号;4)通过多路选择器将最后解调信号输出。其中,本发明的RFID解调方式自动识别方法优先考虑采用四分频的工作时钟信号。
如图2所示,本发明的RFID解调方式自动识别电路包括:过滤掉凹槽边缘可能存在的误触发信号,得到稳定、平整的解调信号的毛刺去除电路;对过滤后的解调信号进行整形处理,将脉冲信号整形到时钟信号连续处的凹槽整形电路;用于计数的计数器;将两路解调信号合并成一路信号,以din信号的形式输出给后续的处理电路的多路选择器;用于识别两种解调信号,并输出两种解调信号的控制信号给模拟前端的识别电路状态机。
本发明选择13.56MHZ的四分频作为触发器工作时钟,选择四分频的优点是一方面可以降低功耗,另一方面可以减少cnt_mod计数器的寄存器个数,当cnt_mod计数值为7时,代表28个13.56MHZ频率下的时钟个数,计数值选择7的原因是为了识别出解调方式,如果解调方式为100%,凹槽期间时钟个数理想情况下为0,但如果有残留时钟,这个时钟个数肯定不会超过10个左右,因此计数值7肯定足够作为区别两种调制方式。四分频还有个作用是为去除毛刺留有充分的空间,这样凹槽边缘的毛刺也容易过滤。
RFID解调方式自动识别电路外部接口有:100%解调电路的输出din_100、10%解调电路的输出din_10、四分频时钟clk、上电复位信号por、por反相后的信号rst、经过整形合并后的解调信号din、100%解调电路使能信号din_100_en、10%解调电路使能信号din_10_en。
如图3和图4所示,毛刺去除电路采用四分频时钟作为信号同步时钟,其复位信号由上电复位信号和解调信号相或产生,一旦检测到解调信号下降沿,毛刺去除电路便复位为起始状态,如果下降沿附近有毛刺存在,可通过三级寄存器采样得到。其中,I1和I2为与门,I3为或门,D1,D2、D3、D4、D5、D6和D7为触发器,D1和D4数据输入端在系统复位后一直为高电平,din_100和din_10为模拟前端发送过来的解调信号,其编码方式为4取1模式或256取1模式,用解调信号本身作为异步复位信号来处理解调信号,形成无毛刺的同步解调信号。解调信号din_100和系统复位信号por相与后的信号为rst_din100,作为D1、D2和D3的异步复位信号,当din_100为高点平时触发器D3输出高电平;当din_100为低电平时,din_100和por相与为低电平,复位D1、D2和D3,使其输出低电平。触发器时钟为系统时钟的4分频,这样可以过滤掉位于高低电平转换期间解调信号的部分毛刺,din_100通过第一级采样后,信号为din_100_tmp,它作为第二级采样的输入信号,解调信号通过第二级采样后信号为din_100_tmp1,它作为第三级采样的输入。这样,解调信号通过三级采样后,得到无毛刺的、平整的解调信号din_100_tmp2,解调信号din_10和por相与信号为rst_din10,作为D4、D5、D6和D7的异步复位信号,D4和I3的作用是使解调信号din_10推迟一个clk4时钟周期,且D4采样时钟为系统时钟四分频,这样就可以解决10%调制方式的凹槽边缘可能会出现的误触发,之后解调信号din_10通过三级采样后输出,得到稳定的解调信号din_10_tmp2。解调信号din_100在其凹槽处时,时钟信号一直处于低电平状态,din_100信号在高低电平转换期间存在严重的毛刺,din_100通过第一级采样后信号为din_100_tmp,从图中可以看出,解调信号的毛刺减少了一些,din_100_tmp通过第二级采样后的信号为din_100_tmp1,这是解调信号还有少量毛刺存在。当解调信号通过第三级采样后,毛刺完全消除,从图中看到din_100_tmp2没有毛刺存在。
cnt_mod计数器同样采用四分频时钟,cnt_mod计数器是3比特计数器,当解调信号为低电平的时候计数,一旦计数到7的时候便停止计数。解调信号din_100和din_10通过与非门I9后作为计数器cnt_mod的使能端,rst通过非门I8作为计数器cnt_mod的异步复位信号,计数器工作时钟为系统时钟的四分频,当din_100或din_10处于低电平状态时,cnt_mod开始计数,当cnt_mod计数到7时,计数器内部产生一个控制信号,使计数器停止工作,并且寄存cnt_mod的输出。
识别电路状态机一共两个状态,只需1比特编码,在第一个状态对cnt_mod计数器进行判断,如果计数值为7则可判断采用的解调方式为10%,否则采用的解调方式为100%。识别电路状态机作用为识别这两种解调信号,并输出din_100_en和din_10_en控制信号给模拟前端,其输入为din_100_p、din_10_p和cnt_mod,输出为din_100_en、din_100_en_tmp、din_10_en和din_10_en_tmp。当din_100_p和din_10为低电平时,状态机一直处于状态1,并且din_100_en和din_10_en输出都为高电平,din_100_en_tmp和din_10_en_tmp都为低电平。当din_100_p或din_10_p为高电平时,状态机跳变到状态2,并判断cnt_mod的输出是否为7,若cnt_mod值为7表示是10%调制方式,这时din_10_en和din_10_en_tmp输出为高电平;若cnt_mod不为7,din_100_en和din 100_en_tmp输出为高,表示是100%调制方式。当状态机处于状态2时,din_100_en和din_10_en只有其中一个为高电平,这取决于din_100_en_tmp和din_10_en_tmp的值,当din_100_en_tmp为高时,din_100_en为高电平;当din_10_en_tmp为高时,din_10_en为高电平。
din_10_en_tmp和din_10_p通过I10相与后作为多路选择器MUX2一个数据输入端,din_100_en_tmp为多路选择器MUX2的选择控制信号。当din_100_en_tmp为高点平时,MUX2优先输出din_100_p,当din_100_en_tmp为低电平,且din_10_en_tmp为高电平时,MUX2输出din_10_p,多路选择器的作用是将两路解调信号合并成一路信号,以din信号的形式输出给后续的处理电路,此时的din信号即为经过同步后的信号,处于时钟连续处,方便同步电路的处理。
非门I4、I5和与门I6、I7组成凹槽整形电路,其作用是将解调信号整形到时钟连续处。从图中可以看到,从毛刺去除电路输出的din_100_tmp1、din_100_tmp2、din_10_tmp1和din_10_tmp2作为整形电路的输入,din_100_tmp2通过非门I4输出又和din_100_tmp1通过与门I6相与后作为整形电路的一个输出,输出信号为din_100_p。从图中可以看到100%ASK解调信号din_100_p已整形到时钟连续处,其宽度为一个clk4时钟周期,din_10_tmp2通过非门I5输出又和din_10_tmp1通过与门I7相与后作为整形电路的另一个输出,输出信号为din_10_p。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式,本发明并不局限于上述实施方式,在实施过程中可能存在局部微小的结构改动,如果对本发明的各种改动或变型不脱离本发明的精神和范围,且属于本发明的权利要求和等同技术范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型。