臺灣博碩士論文加值系統

本論文主要針對無線射頻辨識標籤（RFID）的數位防碰撞技術作完整地描述並加入無線射頻的前端電路加以驗證，並且對數位防碰撞部份進行晶片設計。此系統著重於 “Slotted Random” 的防碰撞演算方法。無線辨識標籤電路中最為推薦的功能有「資料連線頻率可調選的功能」及「利用亂數系統的分時多工功能」，此系統電路不僅加強了射頻辨識標籤的完整功能，更提高了標籤的辨識速率，並且增加了降低標籤碰撞的錯誤率，及減少了標籤的功率消耗的可能性。本篇論文中所採用的FPGA晶片為︰ ALTERA Cyclone II EP2C5T144C7。最後將數位電路和天線及射頻前端電路做整合並成功地和Alien Reader ALR-9780 做連結。量測結果與所參考的國際通用標準（EPC Class-1 Generation-2 UHF RFID Protocol [1]）成功地互相驗證。IC實體設計部份則是使用TSMC 0.18 um製程。

In this paper, a digital anti-collision system circuit design for Radio Frequency Identification （RFID） Tag is presented completely and verified with RF front-end circuits, moreover to be aimed at digital anti-collision system to integrated. This system was adapted with the “Slotted Random” anti-collision algorithm. Two commended Tag functions are the usage of random number system to do backward data linking frequencies chosen and time-division multiplexing （TDM） by readers. The proposed anti-collision system circuit both enhances functions to Tags, and speeds up the identification rate. Meanwhile, it reduces the detection error and the power consumption. We implemented the design on ALTERA Cyclone II EP2C5T144C7 FPGA chip combine with an antenna and a hybrid RF front-end circuit. The Alien Reader ALR-9780 had successfully linked with our Tag circuit and read the EPC codes, which were compatible with the EPC Class-1 Generation-2 UHF RFID Protocol [1]. In the integrated circuit is used TSMC 0.18 um process.

摘要 I
Abstract II
致謝 III
目錄 IV
圖目錄 VI
表目錄 VIII
第一章 序論 1
1.1 研究前言 1
1.2 研究目的 2
1.3 研究方法與流程 4
第二章 RFID系統操作原理說明 9
2.1 RFID系統傳送方式 9
2.2 被動式UHF RFID標籤操作原理簡介 9
2.3 Backscatter 10
2.4 RFID Anti-collision Algorithm原理說明 11
2.4.1 Binary Tree Algorithm 11
2.4.2 Slotted Random Algorithm 12
第三章 RFID Tag系統規格與電路架構 14
3.1 Anti-collision Circuit 14
3.2 Antenna 16
3.3 Demodulation Circuit 17
3.4 Modulation Circuit 17
第四章 RFID數位防碰撞系統電路分析 18
4.1讀取率 18
4.2 Linearity 18
4.3 Data Encoding 18
4.3.1 PIE Encoding 19
4.3.2 FM0 Baseband 19
4.3.3 Miller-modulated subcarrier 20
4.4 Begin of Signaling and End of Signaling 21
4.4.1 Begin of Signaling 22
4.4.2 End of Signaling 23
4.5 Data Rate 24
4.6 Error Correcting Code 27
4.7 Command的種類與格式 28
4.7.1 Select Command 30
4.7.2 Query Command 31
4.7.3 QueryAdjust Command 31
4.7.4 QueryRep Command 32
4.7.5 ACK Command 33
4.7.6 NAK Command 33
4.8 Link Timing 34
4.9 Memory配置與容量大小 35
第五章 RFID Tag 實體晶片設計 36
5.1 RFID Tag Design Flow 36
5.1.1 Logic Synthesis 38
5.1.2 Scan-chain Insertion 39
5.1.3 Clock Tree Synthesis (CTS ) 44
第六章 RFID Tag軟體與硬體驗證 46
6.1 RFID Tag軟體驗證 46
6.1.1 Alien Reader 46
6.1.1.1 Q = 1 46
6.2 RFID Tag硬體驗證 52
6.2.1 使用FPGA晶片 52
6.2.2 IC積體化 55
6.2.3 IC量測 56
第七章 結論與未來展望 58
參考文獻 59

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