CN201392538Y - 适用于pie编码的解码器 - Google Patents

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CN201392538Y CN200820123714U CN200820123714U CN201392538Y CN 201392538 Y CN201392538 Y CN 201392538Y CN 200820123714 U CN200820123714 U CN 200820123714U CN 200820123714 U CN200820123714 U CN 200820123714U CN 201392538 Y CN201392538 Y CN 201392538Y
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吴行军
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适用于PIE编码的解码器,涉及射频识别(RFID)技术领域。本实用新型包括Cnt_RTcal计数器、Cnt_even计数器、Cnt_odd计数器、Cnt_ctrl计数器、Mux多路选择器、比较器和三个D触发器。Cnt_RTcal计数器对前向链路校准码RTcal的时长进行计数,Cnt_ctrl计数器对标签所接收到的PIE编码数据帧中下降沿的个数进行计数。Cnt_ctrl计数器的计数输出Cnt_ctrl控制Cnt_odd计数器和Cnt_even计数器分别对PIE编码信号的两个相邻下降沿之间的信号宽度进行交替计数。本实用新型能克服接收时钟的抖动和频率随温度、电压等漂移的影响,保证PIE编码的稳定同步接收,降低PIE编码处理电路的功耗,具有体积小、经济、简便的特点。

Description

适用于PIE编码的解码器
技术领域
本实用新型涉及射频识别(RFID)技术领域,特别是适用于PIE编码的解码器。
背景技术
射频识别技术(Radio Frequency Identification,RFID)是一种非接触式自动识别技术,利用射频信号和空间耦合传输特性,实现对被识别目标的自动识别。RFID系统通常由读卡器、射频标签和数据管理系统组成。
在射频识别应用、各种无线传感器等低速近距离通讯系统中,基带信号编码通常使用曼彻斯特编码、FMO编码或者PIE编码等。在射频识别协议ISO18000-6(B)中从读卡器到标签的前向链路通讯使用曼彻斯特编码。而在ISO18000-6(C)协议中从读卡器到标签的前向链路通讯使用PIE编码。
PIE编码有利于提高识别效率。PIE编码通过不同的脉冲宽度来表示逻辑数据‘0’、逻辑数据‘1’以及前向链路和后向链路的其它通讯参数,如比特率校准信号,解码校准信号等。对于无源射频识别标签,由于PIE编码很大的占空比使得一个比特中调制时间的比例减小,这样,有利于标签恢复出片上电源,从而提高射频标签的识别效率。
现有技术中,对于PIE编码的解码方法是先对PIE编码码元的PW(PIE编码码元的低电平)进行计数,然后使用另外一个计数器对PIE编码码元的高电平进行计数,最后再将这两个计数器所计数值加起来,根据该数值大小来进行解码。这种解码方法需要使用加法器,由于加法器的面积一般都不小,所以,使用这种方法的芯片面积都较大。
对于PIE编码的同步方法,简单的方法是使用一个高频时钟进行同步接收。一方面,该方法要求同步时钟为过采样(即时钟频率需要至少是PIE编码比特率的2倍)才可以保证成功接收PIE编码信号。另一方面,由于使用了高频时钟,增大了后续处理电路的功耗,这不利于提高无源射频识别标签的识别距离和识别效率。而且,如果接收PIE编码的同步时钟的频率接近奈奎斯特采样频率(2倍于所采样信号的频率)时,该方法的同步性能会受到接收时钟的抖动和频率随温度、电压等漂移的影响,可能产生同步丢失的问题。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的问题,本实用新型的目的是提供一种适用于PIE编码的解码器。它能克服接收时钟的抖动和频率随温度、电压等漂移的影响,保证PIE编码的稳定同步接收,降低PIE编码处理电路的功耗,具有体积小、经济、简便的特点。
为了实现上述发明目的,本实用新型技术方案以如下方式实现:
适用于PIE编码的解码器,其结构特点是,所述它包括Cnt_RTcal计数器、Cnt_even计数器、Cnt_odd计数器、Cnt_ctrl计数器、Mux多路选择器、比较器、三个D触发器。计数使能信号Is_RTcal连接Cnt_RTcal计数器的输入端。帧结束信号Frame_rst和复位信号Por都分别连接到Cnt_RTcal计数器和与门一、与门二的输入端。PIE编码数据输入Rx分别连接到Cnt_RTcal计数器的输入端、Cnt_ctrl计数器的时钟输入端和D触发器二的数据输入端D。时钟Clk分别连接到Cnt_RTcal计数器、Cnt_even计数器和Cnt_odd计数器的输入端以及D触发器二和D触发器一的时钟输入端。Cnt_RTcal计数器输出值的一半(输出数据右移一位后的数值)连接到比较器的一个输入端。Cnt_ctrl计数器的输出端Q输出Cnt_ctrl分别连接到Mux多路选择器的选择控制端以及与门二和Cnt_odd计数器的输入端。D触发器二的输出端Q输出的同步信号Clk_bit分别连接到D触发器一的数据输入端D和D触发器三的时钟输入端,D触发器一的输出端Q输出的Rx_d分别连接到与门一和与门二的输入端。Cnt_ctrl计数器的输出端QB分别连接到Cnt_ctrl计数器的数据输入端D以及与门一和Cnt_even计数器的输入端。与门一的输出端连接到Cnt_even计数器的输入端,与门二的输出端连接到Cnt_odd计数器的输入端。Cnt_even计数器和Cnt_odd计数器的输出分别连接到Mux多路选择器的输入端,Mux多路选择器的的输出连接到比较器的另一个输入端。比较器的输出连接到D触发器三的数据输入端D,D触发器三的输出端Q输出为PIE编码的解码输出信号Rx_bit,解码输出信号Rx_bit和同步信号Clk_bit同步。所述Cnt_RTcal计数器对前向链路(读卡器到标签)校准码RTcal的时长进行计数,Cnt_ctrl计数器对标签所接收到的PIE编码数据帧中下降沿的个数进行计数。Cnt_ctrl计数器的计数输出Cnt_ctrl控制Cnt_odd计数器和Cnt_even计数器分别对PIE编码信号的两个相邻下降沿之间的信号宽度进行交替计数,两次计数均提前所解PIE编码比特一个PW(PIE编码的下脉冲)脉宽的时间。
在上述解码器中,所述Mux多路选择器输出值比Cnt_RTcal计数器输出数据右移一位后的数值大时,比较器输出高电平。Mux多路选择器输出值比Cnt_RTcal计数器输出数据右移一位后的数值小时,比较器输出低电平。
在上述解码器中,所述Cnt_RTcal计数器的复位方式为异步复位,当复位信号Por或者帧结束信号Frame_rst为高电平时,Cnt_RTcal计数器复位为零。
在上述解码器中,所述Cnt_even计数器的异步复位信号为Cnt_even_rst,Cnt_even_rst为高电平时,计数器Cnt_even复位为全零;所述Cnt_odd计数器的异步复位信号为Cnt_odd_rst,Cnt_odd_rst为高电平时,计数器Cnt_odd复位为全零;所述Cnt_odd计数器和Cnt_even计数器的计数使能方式为如下两种形式:
1)当Cnt_ctrl计数器的输出Cnt_ctrl为高电平时,Cnt_odd计数器计数,Cnt_even计数器停止计数;当Cnt_ctrl计数器的输出Cnt_ctrl为低电平时,Cnt_odd计数器停止计数,Cnt_even计数器计数;
2)当Cnt_ctrl计数器的输出Cnt_ctrl为高电平时,Cnt_odd计数器停止计数,Cnt_even计数器计数;当Cnt_ctrl计数器的输出Cnt_ctrl为低电平时,Cnt_odd计数器计数,Cnt_even计数器停止计数。
在上述解码器中,所述Mux多路选择器分为如下两种形式:
1)Cnt_ctrl计数器的输出Cnt_ctrl为高电平时,Cnt_odd计数器计数,Cnt_even计数器停止计数的方式,Cnt_ctrl为高电平时Mux多路选择器选择Cnt_odd计数器作为输出,Cnt_ctrl为低电平时Mux多路选择器选择Cnt_even计数器作为输出;
2)Cnt_ctrl计数器的输出Cnt_ctrl为高电平时,Cnt_odd计数器停止计数,Cnt_even计数器计数的方式,Cnt_ctrl为高电平时Mux多路选择器选择Cnt_even作为输出,Cnt_ctrl为低电平时Mux多路选择器选择Cnt_odd作为输出。
本实用新型的技术特点及效果:
1)本实用新型利用PIE编码的特点,提前一个PW时间进行解码,利用两个分时工作的计数器对接收到的PIE编码码元进行计数,将计数器的输出通过数据选择器输出给判决电路,避免了使用加法器,节省了PIE编码解码电路的面积和逻辑复杂度。
2)本实用新型所使用的两个解码计数器分时工作,在任意时刻只有一个解码计数器工作,节省了解码功耗。
3)本实用新型利用标签接收到的PIE编码信号进行自同步,避免了产生额外的同步信号,进一步节省了PIE编码解码电路的面积。
4)本实用新型是使用标签接收到的PIE编码信号进行自同步,不会受到芯片内部时钟频率的抖动或者偏移对同步的影响,避免了由于内部时钟频率的漂移造成芯片额外产生同步信号时很容易出现的同步丢失问题。
5)本实用新型使用标签接收到的PIE编码信号进行自同步,PIE编码的同步时钟的频率和PIE编码的比特率相同,为理论上对信号进行同步接收的最低频率,将此同步信号作为后续处理电路的同步时钟,大大降低了后续处理电路的功耗。
6)本实用新型具有经济、可靠、简便、易于实现的特点。
7)本实用新型没有使用特殊的集成电路器件,便于进行工艺移植和集成。
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。
附图说明
图1为本实用新型的电路结构图;
图2为本实用新型与芯片中其它器件的连接示意图;
图3为本实用新型中各信号的输入输出波形图。
具体实施方式
参看图1,本实用新型解码器包括Cnt_RTcal计数器、Cnt_even计数器、Cnt_odd计数器、Cnt_ctrl计数器、Mux多路选择器、比较器、三个D触发器。计数使能信号Is_RTcal连接到Cnt_RTcal计数器的输入端。帧结束信号Frame_rst和复位信号Por都分别连接到Cnt_RTcal计数器和与门一、与门二的输入端。PIE编码数据输入Rx分别连接到Cnt_RTcal计数器的输入端、Cnt_ctrl计数器的时钟输入端和D触发器二的数据输入端D。时钟Clk分别连接到Cnt_RTcal计数器、Cnt_even计数器和Cnt_odd计数器的输入端以及D触发器二和D触发器一的时钟输入端。Cnt_RTcal计数器输出值的一半连接到比较器的一个输入端。Cnt_ctrl计数器的输出端Q输出Cnt_ctrl分别连接到Mux多路选择器的选择控制端以及与门二和Cnt_odd计数器的输入端。D触发器二的输出端Q输出的同步信号Clk_bit分别连接到D触发器一的数据输入端D和D触发器三的时钟输入端,D触发器一的输出端Q输出的Rx_d分别连接到与门一和与门二的输入端。Cnt_ctrl计数器的输出端QB分别连接到Cnt_ctrl计数器的数据输入端D以及与门一和Cnt_even计数器的输入端。与门一的输出端连接到Cnt_even计数器的输入端,与门二的输出端连接到Cnt_odd计数器的输入端。Cnt_even计数器和Cnt_odd计数器的输出分别连接到Mux多路选择器的输入端,Mux多路选择器的的输出连接到比较器的另一个输入端。比较器的输出连接到D触发器三的数据输入端D,D触发器三的输出端Q输出为PIE编码的解码输出信号Rx_bit,解码输出信号Rx_bit和同步信号Clk_bit同步。所述Cnt_RTcal计数器对前向链路(读卡器到标签)校准码RTcal的时长进行计数,Cnt_ctrl计数器对标签所接收到的PIE编码数据帧中下降沿的个数进行计数。Cnt_ctrl计数器的计数输出Cnt_ctrl控制Cnt_odd计数器和Cnt_even计数器分别对PIE编码信号的两个相邻下降沿之间的信号宽度进行交替计数,两次计数均提前所解PIE编码比特一个PW(PIE编码的下脉冲)脉宽的时间。
参看图2,本PIE解码器的输入信号Por由标签芯片的上电复位信号发生器提供,解调信号Rx由标签芯片的解调器提供,解码器工作的时钟信号Clk由振荡器提供,标签数字基带处理器为解码器提供控制信号Is_RTcal,Frame_rst。解码器输出的解码信号Rx_bit及其同步时钟Clk_bit输出给标签数字基带处理器,以供其进行协议层的处理。数字基带处理器输出的发送数据Tx_data输出给FMO/Miller编码器,该编码器对发送数据进行FMO或者Miller编码,并将编码后的信号Tx输出给调制器。
参看图3,芯片中的标签数字基带处理器输出的计数使能信号Is_RTcal和帧结束信号Frame_rst、上电复位信号发生器输出的复位信号Por、解调器输出的PIE编码数据输入Rx、振荡器输出的时钟Clk都输出到解码器,解码器输出解码输出信号Rx_bit和同步信号Clk_bit到标签数字基带处理器。本实用新型工作时,当标签检测到接收到的通信帧中的校准码RTcal时,将计数使能信号Is_TRcal置为高电平,否则,将计数使能信号Is_TRcal置为低电平。当计数使能信号Is_TRcal为高电平时,Cnt_RTcal计数器进行计数,当计数使能信号Is_TRcal为低电平时,Cnt_RTcal计数器停止计数,处于数据保持状态。
Cnt_even计数器的异步复位信号为Cnt_even_rst,当Cnt_even_rst为高电平时,计数器Cnt_even复位为全零;Cnt_odd计数器的异步复位信号为Cnt_odd_rst,当Cnt_odd_rst为高电平时,计数器Cnt_odd复位为全零;按照Cnt_odd计数器和Cnt_even计数器的计数使能方式,可以分为如下两种形式:
1)当Cnt_ctrl计数器的输出Cnt_ctrl为高电平时,Cnt_odd计数器计数,Cnt_even计数器停止计数。当Cnt_ctrl计数器的输出Cnt_ctrl为低电平时,Cnt_odd计数器停止计数,
Cnt_even计数器计数。
2)当Cnt_ctrl计数器的输出Cnt_ctrl为高电平时,Cnt_odd计数器停止计数,Cnt_even计数器计数。当Cnt_ctrl计数器的输出Cnt_ctrl为低电平时,Cnt_odd计数器计数,Cnt_even计数器停止计数。
Mux多路选择器为二输入选择器,按照Cnt_odd计数器和Cnt_even计数器计数使能方式的不同Mux多路选择器分为如下两种形式:
1)Cnt_ctrl计数器的输出Cnt_ctrl为高电平时,Cnt_odd计数器计数,Cnt_even计数器停止计数的方式,Cnt_ctrl为高电平时Mux多路选择器选择Cnt_odd计数器作为输出,Cnt_ctrl为低电平时Mux多路选择器选择Cnt_even计数器作为输出。
2)Cnt_ctrl计数器的输出Cnt_ctrl为高电平时,Cnt_odd计数器停止计数,Cnt_even计数器计数的方式,Cnt_ctrl为高电平时Mux多路选择器选择Cnt_even计数器作为输出,
Cnt_ctrl为低电平时Mux多路选择器选择Cnt_odd计数器作为输出。
当Mux多路选择器的输出比Cnt_RTcal计数器输出数值的一半小时,比较器输出为逻辑低电平;当Mux多路选择器的输出比Cnt_RTcal计数器输出数值的一半大时,比较器输出为逻辑高电平。
参看图3,标签数字基带处理器根据ISO18000-6(C)协议对所接收的数据帧的规定来判断当前所接收的码元是否为PIE编码的判决信号RTcal。当所接收PIE编码为RTcal时,计数使能信号Is_RTcal输出为逻辑高电平,Cnt_RTcal计数器对信号RTcal的脉宽时间长度进行计数;否则,计数使能信号Is_RTcal输出为逻辑低电平,Cnt_RTcal计数器停止计数,进入数据保持状态。在接收完数据帧头(包含信号RTcal)后,就开始接收PIE编码的基带数据。
Cnt_odd计数器随着时钟Clk对PIE编码的码元的高电平和该码元前一个PW脉宽的总时长进行计数,计数输出为Cnt_odd。当Cnt_ctrl为高电平时,Cnt_odd计数器进行计数,Cnt_even计数器处于保持状态,提取PIE编码的上升沿,将该上升沿作为Cnt_even计数器的复位信号Cnt_even_rst,Cnt_even计数器复位到零,准备在Cnt_ctrl为低电平时开始计数。当Cnt_ctrl为高电平时,Mux多路选择器选择输出Cnt_odd计数器的计数值。在Cnt_ctrl的下降沿到来时,将Cnt_odd计数器的计数输出和Cnt_RTcal计数器所计数值的一半进行比较,当Cnt_odd计数器的计数输出比Cnt_RTcal计数器所计数值的一半小时,比较器的输出为逻辑低电平,在同步信号Clk_bit的下一个上升沿时,将比较器输出的低电平经过D触发器三锁存,D触发器三的输出为解码输出信号Rx_bit。类似的,当Cnt_ctrl为低电平时,Cnt_even计数器进行计数,Cnt_odd计数器处于保持状态,提取PIE编码的上升沿,将该上升沿作为Cnt_odd计数器的复位信号Cnt_odd_rst,Cnt_odd计数器复位到零,准备在Cnt_ctrl为高电平时开始计数。当Cnt_ctrl为低电平时,Mux多路选择器选择输出Cnt_even计数器的计数值。在Cnt_ctrl的下降沿到来时,将Cnt_even计数器的计数输出和Cnt_RTcal计数器所计数值的一半进行比较,当Cnt_even计数器的计数输出比Cnt_RTcal计数器所计数值的一半大时,比较器的输出为逻辑高电平,否则,比较器的输出为逻辑低电平。在Clk_bit的下一个上升沿时,将比较器的输出经过D触发器三锁存,D触发器三的输出为解码输出信号Rx_bit。

Claims (1)

1、适用于PIE编码的解码器,其特征在于,所述它包括Cnt_RTcal计数器、Cnt_even计数器、Cnt_odd计数器、Cnt_ctrl计数器、Mux多路选择器、比较器和三个D触发器,计数使能信号Is_RTcal连接到Cnt_RTcal计数器的输入端,帧结束信号Frame_rst和复位信号Por都分别连接到Cnt_RTcal计数器和与门一、与门二的输入端,PIE编码数据输入Rx分别连接到Cnt_RTcal计数器的输入端、Cnt_ctrl计数器的时钟输入端和D触发器二的数据输入端D,时钟Clk分别连接到Cnt_RTcal计数器、Cnt_even计数器和Cnt_odd计数器的输入端以及D触发器二和D触发器一的时钟输入端,Cnt_RTcal计数器输出值的一半连接到比较器的一个输入端,Cnt_ctrl计数器的输出端Q输出Cnt_ctrl分别连接到Mux多路选择器的选择控制端以及与门二和Cnt_odd计数器的输入端,D触发器二的输出端Q输出的同步信号Clk_bit分别连接到D触发器一的数据输入端D和D触发器三的时钟输入端,D触发器一的输出端Q输出的Rx_d分别连接到与门一和与门二的输入端,Cnt_ctrl计数器的输出端QB分别连接到Cnt_ctrl计数器的数据输入端D以及与门一和Cnt_even计数器的输入端,与门一的输出端Cnt_even_rst连接到Cnt_even计数器的输入端,与门二的输出端Cnt_odd_rst连接到Cnt_odd计数器的输入端,Cnt_even计数器和Cnt_odd计数器的输出分别连接到Mux多路选择器的输入端,Mux多路选择器的的输出连接到比较器的另一个输入端,比较器的输出连接到D触发器三的数据输入端D,D触发器三的输出端Q输出为PIE编码的解码输出信号Rx_bit,解码输出信号Rx_bit和同步信号Clk_bit同步,所述Cnt_RTcal计数器对前向链路读卡器到标签校准码RTcal的时长进行计数,Cnt_ctrl计数器对标签所接收到的PIE编码数据帧中下降沿的个数进行计数,Cnt_ctrl计数器的计数输出Cnt_ctrl控制Cnt_odd计数器和Cnt_even计数器分别对PIE编码信号的两个相邻下降沿之间的信号宽度进行交替计数,两次计数均提前所解PIE编码比特一个PW脉宽PIE编码的下脉冲的时间。
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