便攜式超高頻RFID讀寫(xiě)器的FPGA實(shí)現
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2 系統硬件電路設計
2．1 Cyclone EP1C3T144 FPGA最小系統
FPGA最小系統包含可編程門(mén)陣列、電源電路、時(shí)鐘電路、復位電路、配置電路、濾波電路?，F場(chǎng)可編程門(mén)陣列采用EP1C3T144。它基于1．5 V，0．13μm全銅SRAM工藝、TQFP144封裝；104個(gè)I／O口，支持各種I／O標準；支持LVDS，數據傳輸率為311 Mbps；2910LE邏輯單元、
288 Kb RAM、1個(gè)PLL鎖相環(huán)，支持66 MHz 32位PCI標準，支持外接133 MHz DDR SDROM；單獨有源時(shí)鐘接口，外接20 MHz頻率的有源晶振；專(zhuān)用配置電路接口，3．3 V LVTTL供電。FPGA基于SRAM技術(shù)，掉電數據易失，采用Altera公司配套的EPCS1JTAG下載模式。系統采用硬件和軟件復位：硬件復位接FPGA nconfig引腳，按下此鍵FPGA代碼從EEPROM重新配置；軟件復位是編寫(xiě)代碼時(shí)設置reset引腳，按照代碼運行。
由于FPGA芯片內部EEPROM空間有限，FPGA芯片外掛一個(gè)2KB EEPROM 24C02，24C02與400kHz I2C接口兼容。供電電壓為1.8～6.0V，供電電流為3mA，具有頁(yè)寫(xiě)緩沖器和寫(xiě)保護功能，SOP8封裝。它還具有讀寫(xiě)次數多、保存時(shí)間長(cháng)、功耗低的特點(diǎn)。24C02硬件接口電路如圖2所示。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/190983.htm
2．2 USB串行總線(xiàn)接口電路
CH372簡(jiǎn)易USB通用串行總線(xiàn)接口集成電路，兼容+5 V和+3．3 V供電，最大工作電流為30 mA，外接12 MHz頻率晶振，20引腳SOP封裝；兼容USB2．0數據傳輸協(xié)議，支持HID設備熱插熱拔，內置USB底層通信協(xié)議，自動(dòng)完成標準USB事件枚舉；支持數據控制傳輸、批量傳輸、終端傳輸；默認鏈接端點(diǎn)0所有事件，FPGA負責數據傳輸與處理，使用方便，CH372硬件接口電路如圖3所示。
2．3 CC1100 RF收發(fā)電路
CC1100是一款極低功耗UHF收發(fā)集成電路。其通信效果好、抗干擾性能強、穿透力強、靈敏度高；可自由設置收發(fā)頻率，可設置范圍為300～348 MHz、400～464MHz、800～928 MHz，可編程控制數據傳輸速率最高可達500 kbps，4線(xiàn)SPI(SI、SO、SCLK、CSn)接口。CC1100正
常工作電壓為3．3 V，最高輸入電壓3．6 V，每個(gè)引腳輸入電壓應相同。868～915 MHz發(fā)送模式輸出功率為+10 dBm，電流為30 mA，接收最大功率為+10 dBm，硬件自動(dòng)CRC校驗，支持ASK調制解調，調整外圍元件可方便調整收發(fā)頻率。CC1100采用數據緩沖技術(shù)，具有2個(gè)64字節FIFO，緩沖發(fā)送和接收數據。CC1100可軟件設置RF發(fā)送功率、收發(fā)模式、調制格式、信道選擇和帶寬、數據傳輸速率、整機工作模式等。
CC1100屬于半雙工通信，接收和發(fā)送在射頻控制模塊RF CONTRON控制下分時(shí)進(jìn)行，解調由積分器向下積分完成，AGC電路控制回路增益；調制基于直接頻率合成，載波信號由晶振與內部PLL電路產(chǎn)生，發(fā)送模塊和接收模塊稍有區別。接收模塊包括：低噪聲放大器LAN、積分器INTEGRATION、模數轉換ADC、解調器DEMODU-LATOR、向前數據誤差處理器FEC／INTERLEAVER、包處理PACKET HANDLER、接收數據緩沖器RXFI FO、數字接口電路DIGITAL INTERFACE TO MCU；發(fā)送端與接收端不同的模塊有：壓控振蕩器VCO、混頻器MIXER、發(fā)送數據緩沖器TXFIFO，數據收發(fā)由不同模塊分時(shí)完成。
CC1100具有2種工作狀態(tài)——空閑狀態(tài)和工作狀態(tài)，每種狀態(tài)對應電流不同?？臻e狀態(tài)可分為等待WAIT狀態(tài)，內部電流1．9 mA；睡眠SLEEP狀態(tài)，內部電流400～900 nA；晶振的停振狀態(tài)僅維持寄存器值不變，內部電流160 nA；工作狀態(tài)可分為接收(RX)和發(fā)送(TX)狀態(tài)，接收狀態(tài)根據接收信號強弱內部電流在14．2～15．4 mA范圍變化。發(fā)送狀態(tài)下，發(fā)送信號功率大小隨工作電流變化。14 mA時(shí)發(fā)射功率為-10 dBm，29 mA時(shí)發(fā)射功率為+20 dBm。根據工作狀態(tài)調整工作電流，可實(shí)現整機最低功耗。
由于采用ISO18000-6C標準射頻空中接口協(xié)議，系統采用889 MHz發(fā)射和接收頻率，改變CC1100第12、13引腳外接電容C1、C2，電感L1、L2的參數可調整射頻收發(fā)頻率，發(fā)射天線(xiàn)采用50 Ω偶極子天線(xiàn)。12、13引腳LC網(wǎng)絡(luò )器件參數可由軟件SmartRF studio仿真得到，參考CC1100官方DATASHEET，根據實(shí)際情況微調。CC1100數據收發(fā)原理圖如圖4所示。
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