CN102496055B - Rfid解调方式自动识别方法及自动识别电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种RFID解调方式自动识别方法和RFID解调方式自动识别电路，本发明的方法包括：1)过滤掉凹槽边缘的误触发信号；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)通过多路选择器输出。本发明的电路包括：过滤掉凹槽边缘存在的误触发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。

Description

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。

Claims (8)

1.RFID解调方式自动识别方法，其特征在于，它包括：

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，其中，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_p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；

4)通过多路选择器将两路解调信号合并成一路信号输出。

2.根据权利要求1所述的RFID解调方式自动识别方法，其特征在于，它采用四分频的工作时钟信号。

3.RFID解调方式自动识别电路，其特征在于，它包括：

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，其中，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_p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。

4.根据权利要求3所述的RFID解调方式自动识别电路，其特征在于，它采用四分频作为触发器的工作时钟。

5.根据权利要求4所述的RFID解调方式自动识别电路，其特征在于，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。

6.根据权利要求5所述的RFID解调方式自动识别电路，其特征在于，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。

7.根据权利要求6所述的RFID解调方式自动识别电路，其特征在于，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。

8.根据权利要求3所述的RFID解调方式自动识别电路，其特征在于，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为高电平时，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。