本實用新型涉及一種低功耗TPP解碼電路。

背景技術：

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

常規(guī)的解碼方式為使用一組計數(shù)器，記錄TPP編碼的長度，然后根據(jù)其值來解碼。其缺陷是在解碼時功耗比較大，并且對時序的要求嚴格。

而UHF RFID芯片的功耗對性能是一個嚴重的挑戰(zhàn)。降低TPP編碼解碼時的功耗則是降低芯片功耗的一個重要舉措。可見，對于無源標簽而言，功耗是一個至關重要的指標。而解碼部分所消耗的能量在整個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簽的功能，自主標準提出了TPP編碼的，在帶來高電平持續(xù)時間顯著提高的同時，也給設計帶來了不小的挑戰(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個數(shù)據(jù)一組進行編碼，00，01，ll，10所對應的符號長度分別為2Tc，3Tc，4Tc，5Tc，閱讀器發(fā)送的大量數(shù)據(jù)可以近似認為是隨機的，所以這幾種編碼符號出現(xiàn)的概率可以認為近似相等，那么最終要表示兩個數(shù)據(jù)所需的平均長度為：

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編碼所需的時間稍長，這樣就導致標簽在對其進行解碼時，解碼的計數(shù)器需要計數(shù)到一個比較大的值。

更加嚴重的是，TPP編碼是采取一個編碼符號代表兩個數(shù)據(jù)的方式來發(fā)送數(shù)據(jù)的，而PIE一個編碼符號代表一個數(shù)據(jù)，意味著在電路中TPP解碼計數(shù)器在解碼兩個數(shù)據(jù)之后才會復位，而PIE解碼計數(shù)器在解碼一個數(shù)據(jù)之后就會復位，所以在TPP解碼時用到的計數(shù)器就會比PIE解碼時用到的計數(shù)器的計數(shù)值大，帶來功耗上的劣勢。

在UHF RFID芯片的設計中計數(shù)器會帶來比較大的功耗開銷，特別是當驅(qū)動計數(shù)器時鐘頻率很高的時候，計數(shù)器翻轉(zhuǎn)就會比較頻繁，功耗就會急劇的升高，在解碼部分就存在這樣的問題，采用1.92M時鐘對符號長度進行計數(shù)，并對計數(shù)值進行判斷從而判定接收的數(shù)據(jù)是什么，如果一個編碼符號持續(xù)的時間比較長，那么計數(shù)器的計數(shù)值就會大，翻轉(zhuǎn)的次數(shù)就會很多。

圖1所示，傳統(tǒng)的TPP解碼方式采用同步計數(shù)器計算TPP編碼符號的長度。同步計數(shù)器結構上可以看作是由計算下一計數(shù)值的組合邏輯和觸發(fā)器組成，所有觸發(fā)器的時鐘端為同一個時鐘脈沖，在運行時組合邏輯和觸發(fā)器會產(chǎn)生比較大的功耗。而對于UHF RFID芯片來說，功耗對識別距離的影響很大，因此，降低功耗是很重要的挑戰(zhàn)。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型目的是針對現(xiàn)有技術存在的缺陷提供一種低功耗TPP解碼電路，其將傳統(tǒng)的單組計數(shù)器改為交替工作的雙行波計數(shù)器的結構。通過使用交替工作的雙計數(shù)器，在記錄下一個TPP編碼的長度時，記錄前一組TPP編碼長度的計數(shù)器保持不變，降低了對時序的要求。而使用行波計數(shù)器來代替常規(guī)計數(shù)器，則大大降低了功耗。

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

所述的輸入采樣模塊，其用于對輸入的TPP編碼信號進行采樣，輸出兩路行波計數(shù)器使能信號給兩個行波計數(shù)器，輸出一路計數(shù)器輸出選擇信號給所述計數(shù)器輸出選擇模塊；

所述的兩個行波計數(shù)器，其用于計算TPP編碼的長度，其采用交替工作的模式，當兩個行波計數(shù)器中的一個在工作時，另一個保持之前的計數(shù)值不變；

所述的計數(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數(shù)器輸出選擇信號，選擇兩個行波計數(shù)器中計數(shù)值保持不變的那個行波計數(shù)器的計數(shù)值作為所述比較器的輸入，用以譯碼數(shù)字信號；

所述的比較器，其用于通過對輸入的計數(shù)值對預先設定的值進行比較，解碼出相應的數(shù)字信號。

本實用新型的有益效果：本新型實用采用兩個行波計數(shù)器代替了傳統(tǒng)的同步計數(shù)器計算TPP編碼符號的長度，不僅結構簡單，制造成本低，而且大大降低了電路的運行功耗。

另外，本實用新型的行波計數(shù)器結構簡單，僅由幾個觸發(fā)器構成，且下一級觸發(fā)器的時鐘端為上一級觸發(fā)器的數(shù)據(jù)輸出，因此，下一級觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)率為上一級觸發(fā)器的二分之一，由此，大大降低了運行時的功耗。

附圖說明

圖1傳統(tǒng)的同步計數(shù)器結構示意圖。

圖2本實用新型的電路原理示意圖。

圖3本實用新型的行波計數(shù)器結構示意圖。

具體實施方式

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、兩個行波計數(shù)器、計數(shù)器輸出選擇模塊以及比較器；其中，

所述的輸入采樣模塊，其用于對輸入的TPP編碼信號進行采樣，輸出兩路行波計數(shù)器使能信號給兩個行波計數(shù)器，輸出一路計數(shù)器輸出選擇信號給所述計數(shù)器輸出選擇模塊；

所述的兩個行波計數(shù)器，其用于計算TPP編碼的長度，其采用交替工作的模式，當兩個行波計數(shù)器中的一個在工作時，另一個保持之前的計數(shù)值不變；

所述的計數(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數(shù)器輸出選擇信號，選擇兩個行波計數(shù)器中計數(shù)值保持不變的那個行波計數(shù)器的計數(shù)值作為所述比較器的輸入，用以譯碼數(shù)字信號；

所述的比較器，其用于通過對輸入的計數(shù)值對預先設定的值進行比較，解碼出相應的數(shù)字信號。

其工作原理為：輸入采樣對TPP編碼符號采樣，同時同時輸出兩個行波計數(shù)器的使能信號及計數(shù)器輸出選擇信號。兩個行波計數(shù)器的選擇信號互為取反，保證兩個計數(shù)器只有一個在工作，另一個的值保持不變。在采樣的同時，工作中的一個行波計數(shù)器對采樣后的TPP編碼符號長度計數(shù)，在一個TPP編碼符號完成后，使能信號取反，該行波計數(shù)器停止工作，計數(shù)值保持不變。計數(shù)值輸出選擇模塊將該行波計數(shù)器的計數(shù)值輸出給比較器，比較器通過比較該計數(shù)值與預先設定的值比較，得出解碼后的結果。

如圖3所示，本實用新型中的兩個行波計數(shù)器1、2中，優(yōu)選的技術方案是，每個行波計數(shù)器是由多個串聯(lián)的觸發(fā)器構成的級聯(lián)結構；其中，第一級觸發(fā)器的時鐘端接主時鐘，而后的觸發(fā)器的時鐘端接上一級觸發(fā)器的輸出。因此，下一級觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)率為上一級觸發(fā)器的二分之一，大大降低了運行時的功耗。

本實用新型采用了行波計數(shù)器的方式來對TPP的編碼進行計數(shù)解碼，下面以1.92MHz時鐘解碼為例分析TPP解碼的功耗優(yōu)化情況。

若以位寬為5的計數(shù)器為例說明，如果采用傳統(tǒng)的同步計數(shù)器，那么5個寄存器都由1.92MHz時鐘驅(qū)動，工作時5個寄存器都處于高速翻轉(zhuǎn)的狀態(tài)；如果采用行波計數(shù)器，那么只有最低位的計數(shù)器被1.92MHz時鐘驅(qū)動，其余的高位寄存器被低位的寄存器逐級驅(qū)動，在工作時，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。通過式(3)計算可知，最終這個位寬為5的計數(shù)器的功耗一半以上部分都集中在最低位的寄存器上，而最高位的計數(shù)器的功耗幾乎可以忽略不計。

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

在TPP解碼時采用這種方法，就使得TPP解碼本身所帶來的需要計數(shù)器模值較大、計數(shù)器位寬過多帶來的功耗上的劣勢得到緩解。因為無論是TPP還是PIE編碼，他們的功耗都集中在最低位的計數(shù)器上，與計數(shù)器位寬及模值的大小無關，功耗的高低僅僅由最低位寄存器的工作時間決定。而TPP編碼發(fā)送數(shù)據(jù)的效率整體是高于PIE編碼的，所以自主標準TPP解碼模塊的功耗通過優(yōu)化之后將優(yōu)于6C標準中PIE編碼的解碼功耗的。

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