本實(shí)用新型涉及一種低功耗TPP解碼電路。

背景技術(shù)：

目前,UHF RFID技術(shù)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于物流、交通、門禁等領(lǐng)域。在UHF RFID系統(tǒng)中，閱讀器發(fā)送TPP編碼，芯片接收以后對(duì)TPP編碼進(jìn)行解碼，以便執(zhí)行閱讀器發(fā)送的命令。因此，對(duì)TPP編碼的解碼就是整個(gè)UHF RFID芯片的基礎(chǔ)。

常規(guī)的解碼方式為使用一組計(jì)數(shù)器，記錄TPP編碼的長(zhǎng)度，然后根據(jù)其值來(lái)解碼。其缺陷是在解碼時(shí)功耗比較大，并且對(duì)時(shí)序的要求嚴(yán)格。

而UHF RFID芯片的功耗對(duì)性能是一個(gè)嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。降低TPP編碼解碼時(shí)的功耗則是降低芯片功耗的一個(gè)重要舉措?？梢?，對(duì)于無(wú)源標(biāo)簽而言，功耗是一個(gè)至關(guān)重要的指標(biāo)。而解碼部分所消耗的能量在整個(gè)芯片中占有很大的比重，所以下行編碼方式的好壞直接影響到了標(biāo)簽的功能，自主標(biāo)準(zhǔn)提出了TPP編碼的，在帶來(lái)高電平持續(xù)時(shí)間顯著提高的同時(shí)，也給設(shè)計(jì)帶來(lái)了不小的挑戰(zhàn)。

通常，TPP編碼中Tc的取值可以是6.25us，也可以是12.5us，數(shù)據(jù)的編碼方式是2個(gè)數(shù)據(jù)一組進(jìn)行編碼，00，01，ll，10所對(duì)應(yīng)的符號(hào)長(zhǎng)度分別為2Tc，3Tc，4Tc，5Tc，閱讀器發(fā)送的大量數(shù)據(jù)可以近似認(rèn)為是隨機(jī)的，所以這幾種編碼符號(hào)出現(xiàn)的概率可以認(rèn)為近似相等，那么最終要表示兩個(gè)數(shù)據(jù)所需的平均長(zhǎng)度為：

L_TPP＝(2T_C+3T_C+4T_C+5T_C)/4＝3.5T_C (1)

L_TPP＝21.875or 43.75us (2)

從式(1)、(2)比較可以看出，在高速率前向傳輸?shù)那闆r下，TPP編碼傳輸同樣的數(shù)據(jù)量比PIE編碼所需的時(shí)間稍長(zhǎng)，這樣就導(dǎo)致標(biāo)簽在對(duì)其進(jìn)行解碼時(shí)，解碼的計(jì)數(shù)器需要計(jì)數(shù)到一個(gè)比較大的值。

更加嚴(yán)重的是，TPP編碼是采取一個(gè)編碼符號(hào)代表兩個(gè)數(shù)據(jù)的方式來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)的，而PIE一個(gè)編碼符號(hào)代表一個(gè)數(shù)據(jù)，意味著在電路中TPP解碼計(jì)數(shù)器在解碼兩個(gè)數(shù)據(jù)之后才會(huì)復(fù)位，而PIE解碼計(jì)數(shù)器在解碼一個(gè)數(shù)據(jù)之后就會(huì)復(fù)位，所以在TPP解碼時(shí)用到的計(jì)數(shù)器就會(huì)比PIE解碼時(shí)用到的計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值大，帶來(lái)功耗上的劣勢(shì)。

在UHF RFID芯片的設(shè)計(jì)中計(jì)數(shù)器會(huì)帶來(lái)比較大的功耗開銷，特別是當(dāng)驅(qū)動(dòng)計(jì)數(shù)器時(shí)鐘頻率很高的時(shí)候，計(jì)數(shù)器翻轉(zhuǎn)就會(huì)比較頻繁，功耗就會(huì)急劇的升高，在解碼部分就存在這樣的問題，采用1.92M時(shí)鐘對(duì)符號(hào)長(zhǎng)度進(jìn)行計(jì)數(shù)，并對(duì)計(jì)數(shù)值進(jìn)行判斷從而判定接收的數(shù)據(jù)是什么，如果一個(gè)編碼符號(hào)持續(xù)的時(shí)間比較長(zhǎng)，那么計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值就會(huì)大，翻轉(zhuǎn)的次數(shù)就會(huì)很多。

圖1所示，傳統(tǒng)的TPP解碼方式采用同步計(jì)數(shù)器計(jì)算TPP編碼符號(hào)的長(zhǎng)度。同步計(jì)數(shù)器結(jié)構(gòu)上可以看作是由計(jì)算下一計(jì)數(shù)值的組合邏輯和觸發(fā)器組成，所有觸發(fā)器的時(shí)鐘端為同一個(gè)時(shí)鐘脈沖，在運(yùn)行時(shí)組合邏輯和觸發(fā)器會(huì)產(chǎn)生比較大的功耗。而對(duì)于UHF RFID芯片來(lái)說(shuō)，功耗對(duì)識(shí)別距離的影響很大，因此，降低功耗是很重要的挑戰(zhàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷提供一種低功耗TPP解碼電路，其將傳統(tǒng)的單組計(jì)數(shù)器改為交替工作的雙行波計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)。通過(guò)使用交替工作的雙計(jì)數(shù)器，在記錄下一個(gè)TPP編碼的長(zhǎng)度時(shí)，記錄前一組TPP編碼長(zhǎng)度的計(jì)數(shù)器保持不變，降低了對(duì)時(shí)序的要求。而使用行波計(jì)數(shù)器來(lái)代替常規(guī)計(jì)數(shù)器，則大大降低了功耗。

本實(shí)用新型為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案：一種低功耗TPP解碼電路，包括輸入采樣模塊、兩個(gè)行波計(jì)數(shù)器、計(jì)數(shù)器輸出選擇模塊以及比較器；其中，

所述的輸入采樣模塊，其用于對(duì)輸入的TPP編碼信號(hào)進(jìn)行采樣，輸出兩路行波計(jì)數(shù)器使能信號(hào)給兩個(gè)行波計(jì)數(shù)器，輸出一路計(jì)數(shù)器輸出選擇信號(hào)給所述計(jì)數(shù)器輸出選擇模塊；

所述的兩個(gè)行波計(jì)數(shù)器，其用于計(jì)算TPP編碼的長(zhǎng)度，其采用交替工作的模式，當(dāng)兩個(gè)行波計(jì)數(shù)器中的一個(gè)在工作時(shí)，另一個(gè)保持之前的計(jì)數(shù)值不變；

所述的計(jì)數(shù)器輸出選擇模塊，其根據(jù)所述輸入采樣模塊的輸出的計(jì)數(shù)器輸出選擇信號(hào)，選擇兩個(gè)行波計(jì)數(shù)器中計(jì)數(shù)值保持不變的那個(gè)行波計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值作為所述比較器的輸入，用以譯碼數(shù)字信號(hào)；

所述的比較器，其用于通過(guò)對(duì)輸入的計(jì)數(shù)值對(duì)預(yù)先設(shè)定的值進(jìn)行比較，解碼出相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)。

本實(shí)用新型的有益效果：本新型實(shí)用采用兩個(gè)行波計(jì)數(shù)器代替了傳統(tǒng)的同步計(jì)數(shù)器計(jì)算TPP編碼符號(hào)的長(zhǎng)度，不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，而且大大降低了電路的運(yùn)行功耗。

另外，本實(shí)用新型的行波計(jì)數(shù)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，僅由幾個(gè)觸發(fā)器構(gòu)成，且下一級(jí)觸發(fā)器的時(shí)鐘端為上一級(jí)觸發(fā)器的數(shù)據(jù)輸出，因此，下一級(jí)觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)率為上一級(jí)觸發(fā)器的二分之一，由此，大大降低了運(yùn)行時(shí)的功耗。

附圖說(shuō)明

圖1傳統(tǒng)的同步計(jì)數(shù)器結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2本實(shí)用新型的電路原理示意圖。

圖3本實(shí)用新型的行波計(jì)數(shù)器結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

圖2所示，涉及一種基于UHF RFID芯片的TPP解碼電路，包括輸入采樣模塊、兩個(gè)行波計(jì)數(shù)器、計(jì)數(shù)器輸出選擇模塊以及比較器；其中，

所述的輸入采樣模塊，其用于對(duì)輸入的TPP編碼信號(hào)進(jìn)行采樣，輸出兩路行波計(jì)數(shù)器使能信號(hào)給兩個(gè)行波計(jì)數(shù)器，輸出一路計(jì)數(shù)器輸出選擇信號(hào)給所述計(jì)數(shù)器輸出選擇模塊；

所述的兩個(gè)行波計(jì)數(shù)器，其用于計(jì)算TPP編碼的長(zhǎng)度，其采用交替工作的模式，當(dāng)兩個(gè)行波計(jì)數(shù)器中的一個(gè)在工作時(shí)，另一個(gè)保持之前的計(jì)數(shù)值不變；

所述的計(jì)數(shù)器輸出選擇模塊，其根據(jù)所述輸入采樣模塊的輸出的計(jì)數(shù)器輸出選擇信號(hào)，選擇兩個(gè)行波計(jì)數(shù)器中計(jì)數(shù)值保持不變的那個(gè)行波計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值作為所述比較器的輸入，用以譯碼數(shù)字信號(hào)；

所述的比較器，其用于通過(guò)對(duì)輸入的計(jì)數(shù)值對(duì)預(yù)先設(shè)定的值進(jìn)行比較，解碼出相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)。

其工作原理為：輸入采樣對(duì)TPP編碼符號(hào)采樣，同時(shí)同時(shí)輸出兩個(gè)行波計(jì)數(shù)器的使能信號(hào)及計(jì)數(shù)器輸出選擇信號(hào)。兩個(gè)行波計(jì)數(shù)器的選擇信號(hào)互為取反，保證兩個(gè)計(jì)數(shù)器只有一個(gè)在工作，另一個(gè)的值保持不變。在采樣的同時(shí)，工作中的一個(gè)行波計(jì)數(shù)器對(duì)采樣后的TPP編碼符號(hào)長(zhǎng)度計(jì)數(shù)，在一個(gè)TPP編碼符號(hào)完成后，使能信號(hào)取反，該行波計(jì)數(shù)器停止工作，計(jì)數(shù)值保持不變。計(jì)數(shù)值輸出選擇模塊將該行波計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值輸出給比較器，比較器通過(guò)比較該計(jì)數(shù)值與預(yù)先設(shè)定的值比較，得出解碼后的結(jié)果。

如圖3所示，本實(shí)用新型中的兩個(gè)行波計(jì)數(shù)器1、2中，優(yōu)選的技術(shù)方案是，每個(gè)行波計(jì)數(shù)器是由多個(gè)串聯(lián)的觸發(fā)器構(gòu)成的級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)；其中，第一級(jí)觸發(fā)器的時(shí)鐘端接主時(shí)鐘，而后的觸發(fā)器的時(shí)鐘端接上一級(jí)觸發(fā)器的輸出。因此，下一級(jí)觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)率為上一級(jí)觸發(fā)器的二分之一，大大降低了運(yùn)行時(shí)的功耗。

本實(shí)用新型采用了行波計(jì)數(shù)器的方式來(lái)對(duì)TPP的編碼進(jìn)行計(jì)數(shù)解碼，下面以1.92MHz時(shí)鐘解碼為例分析TPP解碼的功耗優(yōu)化情況。

若以位寬為5的計(jì)數(shù)器為例說(shuō)明，如果采用傳統(tǒng)的同步計(jì)數(shù)器，那么5個(gè)寄存器都由1.92MHz時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)，工作時(shí)5個(gè)寄存器都處于高速翻轉(zhuǎn)的狀態(tài)；如果采用行波計(jì)數(shù)器，那么只有最低位的計(jì)數(shù)器被1.92MHz時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)，其余的高位寄存器被低位的寄存器逐級(jí)驅(qū)動(dòng)，在工作時(shí)，只有最低位的翻轉(zhuǎn)率為1.92MHz，越往高位則以2的指數(shù)的倍率遞減。通過(guò)式(3)計(jì)算可知，最終這個(gè)位寬為5的計(jì)數(shù)器的功耗一半以上部分都集中在最低位的寄存器上，而最高位的計(jì)數(shù)器的功耗幾乎可以忽略不計(jì)。

$P_4=\frac{1}{2^4}{P}_3=\frac{1}{2^3}{P}_2=\frac{1}{2^2}{P}_1=\frac{1}{2}{P}_0---\left(3\right)$

在TPP解碼時(shí)采用這種方法，就使得TPP解碼本身所帶來(lái)的需要計(jì)數(shù)器模值較大、計(jì)數(shù)器位寬過(guò)多帶來(lái)的功耗上的劣勢(shì)得到緩解。因?yàn)闊o(wú)論是TPP還是PIE編碼，他們的功耗都集中在最低位的計(jì)數(shù)器上，與計(jì)數(shù)器位寬及模值的大小無(wú)關(guān)，功耗的高低僅僅由最低位寄存器的工作時(shí)間決定。而TPP編碼發(fā)送數(shù)據(jù)的效率整體是高于PIE編碼的，所以自主標(biāo)準(zhǔn)TPP解碼模塊的功耗通過(guò)優(yōu)化之后將優(yōu)于6C標(biāo)準(zhǔn)中PIE編碼的解碼功耗的。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。