一种超高频RFID标签的反向链路编码方法与流程

一种超高频rfid标签的反向链路编码方法
技术领域
1.本发明涉及射频识别（rfid，radio frequency identification）领域，尤其涉及一种超高频rfid标签的反向链路编码方法。


背景技术：

2.射频识别技术（radio frequency identification，rfid），是一种利用射频通道实现的非接触式自动识别技术，应用于物流、制造、公共信息服务等行业，可大幅度提高管理与运作效率、降低成本。近年来，物联网的发展给射频识别技术的发展带来了机遇，rfid产业已成为新兴的高新技术产业。rfid芯片在物资、物流和装备管理方面也有着广泛的应用前景。
3.超高频rfid标签的反向链路编码存在多种编码方式，每种编码方式又对应着多种编码速率。标签反向链路编码存在着编码方式多和实现复杂的情况，实现起来具有一定难度。


技术实现要素：

4.针对以上情况，本发明提供一种超高频rfid标签的反向链路编码方法。本方法通过合理划分返回数据，以同步编码的方式对返回数据进行编码，使返回链路编码过程清晰且易于实现。
5.为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种超高频rfid标签的反向链路编码方法，包括以下步骤：步骤1，标签根据前向链路基准时间指示符tc和反向链路基准时钟周期数据域dr的值确定反向链路编码时钟doub_blf，步骤2，标签根据反向链路编码选择位m的值确定反向链路的编码方式；步骤3，根据返回数据包的结构，将待编码数据分为前导信号pilot、前导码dout_head、数据data和结束位dum四部分，各部分数据在编码时钟doub_blf下由状态机cur_state和状态机enc_state控制生成单比特编码数据dout，再经由射频模块调制输出，得到反向链路编码信号demo_f。
6.进一步的，步骤1中，反向链路编码时钟doub_blf由2.56mhz的系统时钟分频而来，分频比受前向链路基准时间指示符tc和反向链路基准时钟周期数据域dr确定，具体方式如下：当tc=1时：当dr=2’b00时，doub_blf为系统时钟的4分频；当dr=2’b01时，doub_blf为系统时钟的8分频；当dr=2’b10时，doub_blf为系统时钟的16分频；当tc=0时：当dr=2’b00时，doub_blf为系统时钟的2分频；
当dr=2’b01时，doub_blf为系统时钟的4分频；当dr=2’b10时，doub_blf为系统时钟的8分频。
7.进一步的，步骤2的具体方式如下：当m=2’b00时，反向链路编码方式为fm0编码；当m=2’b01时，反向链路编码方式为副载波系数为2的米勒编码；当m=2’b10时，反向链路编码方式为副载波系数为4的米勒编码；当m=2’b11时，反向链路编码方式为副载波系数为8的米勒编码。
8.进一步的，步骤3中，状态机cur_state用于控制编码进度，当编码方式为米勒编码时，状态机cur_state按照m_pilot、dout_head、data和dum的顺序依次对返回数据进行编码；当编码方式为fm0编码时，状态机cur_state按照f_pilot、dout_head、data和dum的顺序依次对返回数据进行编码；其中，m_pilot为米勒编码下的前导信号，f_pilot为fm0编码下的前导信号；待编码数据存储在移位寄存器bsc_buf中，通过移位输出的方式对bsc_buf的数据逐位编码；当cur_state处于f_pilot状态时，标签对返回数据进行fm0编码，寄存器bit值为0，返回数据包的前导信号，即12个0；当cur_state处于m_pilot状态时，标签对返回数据进行米勒编码，寄存器bit值为0，返回数据包的前导信号，前导信号的值由trext确定：trext=0时，前导信号为4个0；trext=1时，前导信号为16个0；当cur_state处于dout_head状态时，标签对返回数据的前导码进行编码；对于fm0编码，前导码的值为8’b11100001；对于米勒编码，前导码的值为8’b00111101；当cur_state处于data状态时，标签对返回数据包进行编码；当cur_state处于dum状态时，标签对返回数据包的结束位进行编码，即对单比特1进行编码。
9.进一步的，状态机cur_state的跳转受计数器cnt_m_pilot、cnt_f_pilot、cnt_head和data_cnt的控制；其中，计数器cnt_f_pilot负责计数fm0编码的前导信号位数，cnt_m_pilot负责计数米勒编码miller2、miller4和miller8的前导信号位数，cnt_head负责计数前导码的位数，data_cnt负责计数返回数据包数据部分的位数；状态机cur_state的跳转方式为：当计数器的值小于当前状态需要返回的数据位数时，cur_state保持当前状态不变，否则cur_state跳到下一状态；当cnt_f_pilot=时，状态机cur_state由f_pilot跳到dout_head；当cnt_m_pilot=时，状态机cur_state由m_pilot跳到dout_head；当cnt_head=时，状态机cur_state由dout_head跳到data；当data_cnt=时，状态机cur_state由data跳到dum；、、、为各寄存器对应的当前状态返回数据位数的阈值。
10.进一步的，步骤3中，状态机enc_state各个状态的跳转受单比特寄存器bit当前值和编码模式m以及cur_state的控制，具体如下；
当enc_state处于enc_rdy状态时，当bit=1时，enc_state状态机跳到pos_one，当bit=0时，enc_state状态机跳到pos_zero；当enc_state处于pos_one状态时，当bit=1时，enc_state状态机跳到neg_one，当bit=0时，enc_state状态机跳到neg_zero；当enc_state处于pos_zero状态时，enc_state的状态跳转受前导码符号位v、编码类型标志m和bit值控制，具体如下：当bit=1，v=1时，enc_state状态机跳转到neg_one状态；当bit=1，v=0时，enc_state状态机跳转到pos_one状态；当bit=0，m=2’b0，即fm0编码时，enc_state状态维持在pose_zero状态；当bit=0，m不为0，即米勒编码时，enc_state状态跳转到neg_zero状态；当enc_state处于neg_zero状态时，enc_state的状态跳转受前导码符号位v、编码类型标志m和bit值控制，具体如下：当bit=1时，enc_state状态机跳转到neg_one状态；当bit=0，并且m和v为0时，enc_state状态机保持在neg_zero状态；当bit=0，m或v不为0时，enc_state状态机跳转到pos_zero状态。
11.当enc_state状态机处于neg_one状态时，当bit=1时，enc_state状态机跳转到pos_one状态；当bit=0时，enc_state状态机跳转到pos_zero状态。
12.进一步的，步骤3中，单比特编码数据dout的生成受状态机cur_sate、enc_state和信号beg_pulse和mid_pulse的控制；其中beg_pulse和mid_pulse由时钟data_clk和data_clk_rev生成，而data_clk由编码时钟doub_blf分频生成，其分频比受m的控制，data_clk_rev由data_clk在doub_blf下延迟一个时钟周期产生；data_clk与doub_blf的关系如下：当m=2’b00时，data_clk由doub_blf2分频得到；当m=2’b01时，data_clk由doub_blf4分频得到；当m=2’b10时，data_clk由doub_blf8分频得到；当m=2’b11时，data_clk由doub_blf16分频得到；beg_pulse和mid_pulse信号的生成方式如下：beg_pulse=data_clk && (~data_clk_rev)；mid_pulse=(~data_clk) && data_clk_rev；单比特编码数据dout在编码时钟doub_blf下生成，具体如下：当beg_pulse为1时，如果enc_state为pose_zero或者neg_one，则dout=1，否则，dout=0；当beg_pulse为0并且mid_pulse为1时，dout值由m和enc_state决定；当m=2’b0时，当enc_state为pos_one或者neg_zero时，dout=1，其他状态下dout=0，当m不为0时，当enc_state为pos_zero或者neg_one时，dout=1，其他状态下dout=0；当beg_pulse和mid_pulse为其他情况时，dout=~dout，即dout在时钟doub_blf下取反。
13.本发明的有益效果在于：1、与已有异步编码的方式相比，实现简单。
14.2、对返回链路数据包分段编码，编码过程易于控制。
15.3、可实现fm0，miller2，miller4，miller8四种方式的编码。
附图说明
16.图1为本发明实施例中状态机cur_state 的跳转示意图；图2为本发明实施例中状态机enc_state的跳转示意图。
具体实施方式
17.下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步阐述。
18.一种超高频rfid标签的反向链路编码实现方法，该方法中返回链路的编码实现由两套状态机控制，enc_state状态机和cur_state状态机；enc_state状态机控制fm0，miller2，miller4和miller8编码的实现，cur_state状态机控制返回数据包的编码进度；enc_state状态机通过单比特寄存器bit的值确定不同编码方式下（fm0，miller2，miller4和miller8）标签需要返回的值dout，即实现不同的编码方式。
19.本方法将要返回的数据分成三个部分：dout_head,bsc_buf和结束位固定值1’b1中，分别对应返回数据包的头，有效数据和结束位。
20.寄存器bit数据的生成过程如下：由寄存器dout_head和bsc_buf在编码时钟下向高位进行移位寄存，并将最高位赋值给寄存器bit；根据协议要求结束位固定为单比特1’b1,即在编码结束位时bit=1’b1。
21.标签在时钟下依次对寄存器中的最高位进行编码，然后将比特流数据送入射频模块进行调制和发射。
22.返回链路的编码由状态机cur_state和状态机enc_state控制，cur_state的状态共有ready，m_pilot，f_pilot，dout_head，data和dum五个状态，具体控制方式如下：当cur_state处于m_pilot状态，返回链路进行米勒编码；当cur_state处于f_pilot状态，返回链路进行fm0编码；当cur_state处于dout_head状态，标签对返回数据包的头进行编码；当cur_state处于data状态，标签对返回数据包中的数据信息进行编码；当cur_state处于dum状态，标签对返回数据包的结束位进行编码。
23.状态机cur_state的跳转受计数器cnt_f_pilot，cnt_m_pilot，cnt_head和计数器data_cnt以及当前标签返回状态bsc的控制。
24.cnt_f_pilot用于计数fm0编码的前导信号位数；cnt_m_pilot用于计数米勒编码的前导信号位数；cnt_head用于计数前导码的位数；data_cnt用于计数返回数据的位数，即计数除数据包头外的数据的位数，bsc为标签的返回状态，即标示标签当前在响应哪条指令，状态机cur_state的具体状态跳转如图1所示。
25.data_cnt 的值与标签响应的指令有关，响应每条命令的data_cnt的值是可以确定的。
26.状态机enc_state共有enc_rdy，pose_one，pose_zero，neg_one，neg_zero五个状
态，其状态跳转受编码方式和单比特寄存器bit的当前值控制，在不同的编码方式下，enc_state的状态跳转不同，具体状态跳转如图2所示。
27.编码时钟doub_blf由功耗控制模块生成，编码时钟频率受前向链路基准时间tc和反向链路基准时钟周期数据域dr两个变量控制，具体如下：tc=6.25us当dr=2’b00时，doub_blf时钟频率为1.28mhz；当dr=2’b01时，doub_blf时钟频率为640khz；当dr=2’b10时，doub_blf时钟频率为320khz。
28.tc=12.5us当dr=2’b00时，doub_blf时钟频率为640khz；当dr=2’b01时，doub_blf时钟频率为320khz；当dr=2’b10时，doub_blf时钟频率为160khz。
29.本方法中，编码电路得到的编码信号dout经射频部分调制后，得到反向链路编码信号demo_f；反向链路的编码由两套状态机enc_state和cur_state控制；反向链路编码时钟为doub_blf，由2.56mhz的系统时钟分频而来，分频比受前向链路基准时间指示符tc和反向链路基准时钟周期数据域dr确定；反向链路的编码将要编码的数据帧分为m_pilot，f_pilot，dout_head，data和dum五部分；反向链路编码数据存储在移位寄存器bsc_buf中，通过移位输出的方式对bsc_buf的数据逐位编码；状态机cur_state各个状态的跳转受计数器cnt_m_pilot，cnt_f_pilot，cnt_head和data_cnt的控制，它们分别用来计数数据帧m_pilot，f_pilot，dout_head和data的长度；状态机enc_state各个状态的跳转受单比特寄存器bit当前值和编码模式m以及cur_state的控制。
30.反向链路编码由两套状态机控制：状态机cur_state控制编码进度，具体为将待编码数据分为m_pilot，f_pilot，dout_head，data和dum五部分；当编码方式为米勒编码时，状态机cur_state按照m_pilot，dout_head，data和dum的顺序依次对返回数据进行编码；当编码方式为fm0编码是，状态机cur_state按照f_pilot，dout_head，data和dum的顺序依次对返回数据进行编码；状态机enc_state控制最终的编码输出dout，它由状态机enc_state当前状态以及编码数据bit确定；单比特编码数据由移位寄存器bsc_buf在编码时钟下移位输出生成。
31.根据cur_state的状态将各个命令将要返回的数据存储在寄存器bsc_buf中，通过移位输出的方式，对待返回数据逐位编码。
32.状态机cur_state的跳转受计数器cnt_m_pilot，cnt_f_pilot，cnt_head和data_cnt的控制，具体为：当0cnt_m_pilot时，cur_state处于m_pilot状态；当0cnt_f_pilot时，cur_state处于f_pilot状态；当0cnt_f_pilot时，cur_state处于dout_head状态；当0时，cur_state处于data状态；
上述计数器的值为定值，的值根据超高频协议中不同命令的返回数据确定。
33.状态机enc_state控制最终编码生成的数据dout。
34.状态机enc_state共包含enc_rdy、pose_one、pose_zero、neg_one、neg_zero五个状态，其状态的跳转如图2所示。
35.以下为一个更具体的例子：一种超高频rfid标签的反向链路编码方法，包括：标签根据tc和dr的值确定反向链路编码时钟doub_blf，具体选择过程如下：tc=6.25us的情况下，当dr=2’b00时，doub_blf时钟频率为1.28mhz；当dr=2’b01时，doub_blf时钟频率为640khz；当dr=2’b10时，doub_blf时钟频率为320khz。
36.tc=12.5us的情况下，当dr=2’b00时，doub_blf时钟频率为640khz；当dr=2’b01时，doub_blf时钟频率为320khz；当dr=2’b10时，doub_blf时钟频率为160khz。
37.标签根据反向链路编码选择位m的值确定反向链路的编码方式，具体选择如下：当m=2’b00时，反向链路编码方式为fm0编码；当m=2’b01时，反向链路编码方式为副载波系数为2的米勒编码；当m=2’b10时，反向链路编码方式为副载波系数为4的米勒编码；当m=2’b11时，反向链路编码方式为副载波系数为8的米勒编码；根据返回数据包的结构，将返回数据包分为前导信号，前导码，数据和结束位四部分，各部分数据在编码时钟doub_blf下由状态机cur_state和状态机enc_state控制生成单比特编码数据dout，再经由射频模块调制输出。
38.上述cur_state处于f_pilot状态时，标签对返回数据进行fm0编码，寄存器bit值为0，返回数据包的前导信号（12个0）；cur_state处于m_pilot状态时，标签对返回数据进行米勒编码，寄存器bit值为0，返回数据包的前导信号，前导信号的值由trext确定：trext=0时，前导信号为4个0；trext=1时，前导信号为16个0；cur_state处于dout_head状态时，标签对返回数据的前导码进行编码；上述前导码，对于fm0编码，其值为8’b11100001；对于米勒编码，其值为8’b00111101；cur_state处于data状态时，标签对返回数据包进行编码；cur_state处于dum状态时，标签对返回数据包的结束位进行编码，即对单比特1进行编码；本方法通过计数器cnt_f_pilot，cnt_m_pilot，cnt_head和data_cnt的值确定cur_state的状态跳转，具体方式为当计数器的值小于当前状态需要返回的数据位数时，cur_state保持当前状态不变，否则cur_state跳到下一状态；各寄存器对应的当前状态返回数据位数的阈值为，，，，则有：
当cnt_f_pilot=时，状态机cur_state由f_pilot跳到dout_head；当cnt_m_pilot=时，状态机cur_state由m_pilot跳到dout_head；当cnt_head=时，状态机cur_state由dout_head跳到data；当data_cnt=时，状态机cur_state由data跳到dum；计数器cnt_f_pilot负责计数fm0编码的前导信号位数，cnt_m_pilot负责计数米勒编码（miller2，miller4和miller8）的前导信号位数，cnt_head负责计数前导码的位数，data_cnt负责计数返回数据包数据部分的位数；enc_state状态机处于enc_rdy状态时，当bit=1时，状态机跳到pos_one，当bit=0时，状态机跳到pos_zero;当enc_state处于pos_one状态时，当bit=1时，状态机跳到neg_one，当bit=0时，状态机跳到neg_zero；当enc_state处于pos_zero状态时，enc_state的状态跳转受前导码符号位v，编码类型标志m和bit值控制，具体如下：当bit=1，v=1时，状态机跳转到neg_one状态；当bit=1，v=0时，状态机跳转到pos_one状态；当bit=0，m=2’b0（fm0编码）时，状态维持在pose_zero状态；当bit=0，m不为0（米勒编码）时，状态跳转到neg_zero状态；当enc_state处于neg_zero状态时，enc_state的状态跳转受前导码符号位v，编码类型标志m和bit值控制，具体如下：当bit=1时，状态机跳转到neg_one状态；当bit=0，并且m和v为0时，enc_state保持在neg_zero状态；当bit=0，m或v不为0时，状态机跳转到pos_zero状态。
39.当enc_state处于neg_one状态时，当bit=1时，状态机跳转到pos_one状态；当bit=0时，状态机跳转到pos_zero状态。
40.单比特编码数据dout的生成受状态机cur_sate，enc_state和信号beg_pulse和mid_pulse的控制。其中beg_pulse和mid_pulse由时钟data_clk和data_clk_rev生成，而data_clk由编码时钟doub_blf分频生成，其分频比受m的控制，data_clk_rev由data_clk在doub_blf下延迟一个时钟周期产生。
41.data_clk与doub_blf的关系如下所示：当m=2’b00时，data_clk由doub_blf2分频得到；当m=2’b01时，data_clk由doub_blf4分频得到；当m=2’b10时，data_clk由doub_blf8分频得到；当m=2’b11时，data_clk由doub_blf16分频得到。
42.beg_pulse和mid_pulse信号的生成如下：beg_pulse=data_clk && (~data_clk_rev)；mid_pulse=(~data_clk) && data_clk_rev。
43.编码数据dout在编码时钟doub_blf下生成，具体如下：当beg_pulse为1时，如果enc_state为pose_zero或者neg_one，则dout=1，否则，dout=0；当beg_pulse为0并且mid_pulse为1时，dout值由m和enc_state决定。当m=2’b0时，
当enc_state为pos_one或者neg_zero时，dout=1，其他状态下dout=0，当m不为0时，当enc_state为pos_zero或者neg_one时，dout=1，其他状态下dout=0；当beg_pulse和mid_pulse为其他情况时，dout=~dout，即dout在时钟doub_blf下取反。
44.本方法将待返回数据放在移位寄存器bsc_buf中，在编码时钟下移位输出，在状态机cur_state和状态机enc_state的控制下对移位输出的单bit数据进行编码生成编码后数据dout，再经过射频调制后返回给阅读器。本方法根据返回数据包的结构将返回数据分为m_pilot、f_pilot、dout_head、data和dum五部分。反向链路编码时钟由2.56mhz的系统时钟分频而来，分频比由前向链路基准时间指示符tc和反向链路基准时钟周期数据域dr确定。