專利名稱：一種超高頻傳感標(biāo)簽芯片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電子標(biāo)簽射頻識別系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種超高頻傳感標(biāo)簽芯片。
背景技術(shù)：
超高頻無線射頻識別技術(shù)(UHF RFID)具有非接觸、識別速度快、作用距離遠、工作壽命長、可多標(biāo)簽識別等顯著優(yōu)點，故該技術(shù)得到了社會的廣泛認(rèn)可。目前，該技術(shù)成功應(yīng)用在倉庫管理、物流運輸、資產(chǎn)管理、食品溯源與智能電網(wǎng)等方面。電子標(biāo)簽是射頻識別系統(tǒng)的一部分，而作為電子標(biāo)簽核心的標(biāo)簽芯片的性能好壞直接影響著電子標(biāo)簽的識別距離、速度與準(zhǔn)確率等；另外，射頻識別系統(tǒng)的其他重要功能的拓展也需要標(biāo)簽芯片的支持。同時，傳感器技術(shù)正朝著微型化、多元化方向發(fā)展，且高集成度芯片制造技術(shù)的日趨成熟。將RFID技術(shù)與傳感器技術(shù)結(jié)合，充分發(fā)揮二者的優(yōu)勢，實現(xiàn)識別與感知有機融合。 尤其是在諸如食品貯存、冷鏈管理、藥品管理、煤礦安全等場合，二者的結(jié)合有著重要的意義。目前，市場上存在兩種RFID標(biāo)簽，一種是有源電子標(biāo)簽，另一種是無源電子標(biāo)簽。 前者與傳感器相結(jié)合，需要額外的電源供電，導(dǎo)致該標(biāo)簽成本高、體積大，使該標(biāo)簽的應(yīng)用在某些場合受到限制，故該方式并不普遍。后者與傳感器技術(shù)相結(jié)合，即無線技術(shù)，該方式為普遍采用方式。但目前兩者的結(jié)合主要是簡單的溫度傳感與標(biāo)簽芯片的結(jié)合，其信息感知能力有限，集成度不高，大批量生產(chǎn)成本較高。公開號為CN201819897U與CN201819943U的專利都公開了一種帶有電子標(biāo)簽的無線數(shù)傳傳感器。在上述兩篇專利文件中，傳感器外置于電子標(biāo)簽之外的，該傳感器直接與微處理器連接。公開號為CN201311301Y與CN201298867Y的專利都公開了一種基于無線網(wǎng)絡(luò)的超遠距離監(jiān)測裝置。在上述兩篇專利文件中傳感器是內(nèi)置于電子標(biāo)簽之內(nèi)的。在該裝置中，該傳感器、儲存器分別與微處理器連接。綜上所述，目前超高頻無線射頻識別技術(shù)存在的不足之處是傳感器與數(shù)字處理器即微處理器直接連接，其信息感知能力有限，集成度不高，大批量生產(chǎn)成本較高。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種超高頻傳感標(biāo)簽芯片，該芯片傳感器與標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)簽共享儲存器，符合EPC Global Class 1 Gen 2標(biāo)準(zhǔn)的超高頻電子標(biāo)簽，具有實用性強、集成度高、性能穩(wěn)定，適合大批量生產(chǎn)。進一步地，本實用新型要解決的技術(shù)問題是豐富傳感器的功能，提高對環(huán)境的認(rèn)識；同時優(yōu)化了芯片的結(jié)構(gòu)。進一步地，本實用新型要解決的技術(shù)問題是優(yōu)化該芯片的外部拓展功能。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案為一種超高頻傳感標(biāo)簽芯片， 包括射頻收發(fā)模塊、電源模塊、存儲器與數(shù)字處理模塊；所述電源模塊與射頻收發(fā)模塊雙向通信，且為數(shù)字處理模塊供電；所述存儲器與數(shù)字處理模塊連接；還包括傳感采集模塊，所述傳感采集模塊的信號輸入端與電源模塊的信號輸出端連接；所述傳感采集模塊的信號輸出端與存儲器的信號輸入端連接。優(yōu)選地，所述傳感采集模塊包括模擬采集模塊、數(shù)字量化模塊與第一編碼模塊；所述模擬采集模塊的信號輸出端分別與數(shù)字量化模塊的信號輸入端連接，所述數(shù)字量化模塊的信號輸出端與第一編碼模塊的信號輸入端連接，第一編碼模塊的信號輸出端與存儲器的信號輸入端連接。優(yōu)選地，所述模擬采集模塊包括溫度采集模塊、濕度采集模塊和化學(xué)量采集模塊。優(yōu)選地，還包括與數(shù)字處理模塊連接的接口電路，所述接口電路上預(yù)設(shè)若干接口， 所述預(yù)設(shè)接口包括PCI通信接口、外置電源接口、外置傳感器接口與天線接口，上述四預(yù)設(shè)接口分別分布在PCI總線上。優(yōu)選地，所述數(shù)字處理模塊包括主控模塊、解碼模塊、第二編碼模塊與檢驗電路， 所述解碼模塊的信號輸出端與檢驗電路的輸入端連接，且所述主控模塊的信號輸入輸出端分別與檢驗電路的其他信號輸出輸入端連接；另外，所述檢驗電路的其他信號輸出端與第二編碼模塊的信號輸入端連接。優(yōu)選地，還包括與數(shù)字處理模塊雙向通信的協(xié)議處理模塊，所述協(xié)議處理模塊具有指令譯碼模塊、防碰撞模塊與安全認(rèn)證模塊，上述三模塊均由主控模塊控制。優(yōu)選地，所述存儲器模塊具有EPC存儲區(qū)、TID存儲區(qū)、傳感量存儲區(qū)與保留存儲區(qū)，所述傳感采集模塊的信號存儲于傳感量存儲區(qū)中。優(yōu)選地，所述電源管理模塊包括整流電路、放大電路與穩(wěn)壓電路。優(yōu)選地，所述射頻收發(fā)模塊包括時鐘發(fā)生器、復(fù)位電路與調(diào)制解調(diào)電路。本實用新型相對于現(xiàn)有技術(shù)，具有以下有益效果與現(xiàn)有的電子標(biāo)簽相比，本實用新型提供了一種符合RFID技術(shù)EPC Global Class 1 Gen 2國際標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)簽芯片。該標(biāo)簽芯片具有溫度、濕度、化學(xué)量傳感功能豐富的特點，且芯片結(jié)構(gòu)優(yōu)化，使得信號的處理更迅速更集中?？偠灾?，該標(biāo)簽芯片具有實用性強、集成度高、性能穩(wěn)定，適合大批量生產(chǎn)等優(yōu)點，對于食品貯存、冷鏈管理、藥品管理、煤礦安全等方面的應(yīng)用有著重要意義。另外，本實用新型還優(yōu)化該芯片的外部拓展功能，使得該芯片可用于更多場合。

圖1為本實用新型超高頻傳感標(biāo)簽芯片的原理示意圖；圖2為本實用新型超高頻傳感標(biāo)簽芯片的的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例及附圖對本實用新型作進一步詳細的描述，但本實用新型的實施方式不限于此。如圖1所示，本實用新型的超高頻傳感標(biāo)簽芯片由射頻收發(fā)模塊1、電源管理模塊 2、傳感采集模塊7、存儲器3、接口電路4、數(shù)字處理模塊5與協(xié)議處理模塊6七大模塊組成。 該射頻收發(fā)模塊1、傳感采集模塊7與數(shù)字處理模塊5分別與電源管理模塊2連接，且所述電源管理模塊2為上述三模塊供電。傳感采集模塊7與存儲器3連接。存儲器3、射頻收發(fā)模塊1分別與數(shù)字處理模塊5連接。協(xié)議處理模塊6直接、接口電路4與數(shù)字處理模塊 5連接，協(xié)議處理模塊6為數(shù)字處理模塊5的內(nèi)部輔助模塊，而接口電路4為數(shù)字處理模塊 5的外部輔助模塊。 射頻收發(fā)模塊1包括時鐘發(fā)生器11、復(fù)位電路12與調(diào)制解調(diào)電路13。該射頻收發(fā)模塊1集成內(nèi)部快速振蕩器(FRC)，該振蕩器輸出標(biāo)稱2MHz的振蕩信號，為數(shù)字處理模塊 5提供時鐘信號。當(dāng)標(biāo)簽在進入工作電磁場時，復(fù)位電路12自動動作，完成內(nèi)部寄存器的初始化。調(diào)制解調(diào)電路13采用SSB-ASK調(diào)制方式，將天線接收的已調(diào)信號解調(diào)成數(shù)字基帶信號，然后通過反向散射調(diào)制，將基帶信號返回給閱讀器，實現(xiàn)閱讀器和標(biāo)簽芯片之間的通傳感采集模塊7包括溫度采集模塊71、濕度采集模塊72和化學(xué)量采集模塊73、數(shù)字量化模塊74與第一編碼模塊75。傳感采集模塊7集成微型溫度采集模塊71、濕度采集模塊72和化學(xué)量采集模塊73，該溫度采集模塊71、濕度采集模塊72和化學(xué)量采集模塊73三者的采樣值經(jīng)逐次比較電路量化成數(shù)字信號。為保證采樣值正確傳輸和便于閱讀器解碼， 該數(shù)字信號量化輸出經(jīng)第一編碼模塊75的曼側(cè)斯特編碼后輸出8-10位數(shù)字量，輸出結(jié)果在控制模塊的作用下由低到高依次存儲于存儲器EEPROM的傳感量存儲區(qū)，可供控制器讀出ο數(shù)字處理模塊5包括主控模塊51、解碼模塊52、第二編碼模塊53與檢驗電路M。 數(shù)字處理模塊5的解碼模塊52與第二編碼模塊53完成曼徹斯特編解碼，校驗電路M完成 CRC校驗，可以和EPC標(biāo)準(zhǔn)兼容；主控模塊51為精簡的8位CPU內(nèi)核，主要實現(xiàn)對命令的解釋和執(zhí)行，控制芯片內(nèi)各功能模塊的動作。存儲器3由EEPROM構(gòu)成，可根據(jù)不同應(yīng)用定制容量大小。該存儲器分為EPC存儲區(qū)31、TID存儲區(qū)32、傳感量存儲33區(qū)、保留存儲區(qū)34四個扇區(qū)。EPC存儲區(qū)31、TID存儲區(qū)32、保留存儲區(qū)34按照EPC標(biāo)準(zhǔn)用以UHF RFID信息記錄，傳感量存儲區(qū)33用于芯片片上傳感量與外部拓展傳感量存儲。協(xié)議處理模塊6具有指令譯碼模塊61、防碰撞模塊62與安全認(rèn)證模塊63，上述三模塊均由主控模塊51控制。協(xié)議處理模塊6主要用以實現(xiàn)閱讀器下發(fā)指令的譯碼，同時其中的防碰撞模塊可實現(xiàn)ALOHA和二進制防碰撞算法，安全認(rèn)證模塊實現(xiàn)Hash加密，由主控模塊51控制其動作。接口電路4上預(yù)設(shè)若干接口，所述預(yù)設(shè)接口包括PCI通信接口 41、外置電源接口 42、外置傳感器接口 43與天線接口 44，上述四預(yù)設(shè)接口分別分布在PCI總線上。該天線接口具有50歐姆輸入阻抗，并具有集成帶通濾波電路。外置傳感器接口 43可供外置大功耗復(fù)雜傳感器輸入，而外置電源接口 42可為外置傳感器提供參考電壓和為功能拓展時提供輸入電源。PCI通信接口 41可在功能拓展時實現(xiàn)內(nèi)部CPU與外設(shè)通信。電源管理模塊2包括整流電路21、放大電路22與穩(wěn)壓電路23。該整流電路21由肖基特二極管和NMOS構(gòu)成多級整流，完成接收到的來自閱讀器的電磁能射頻信號整流成直流電。放大電路22和穩(wěn)壓電路23電壓為芯片內(nèi)各功能模塊提供穩(wěn)定合適的電源供給。上述實施例僅為本實用新型的較佳實施例，并非用來限定本實用新型的實施范圍。即凡依本實用新型內(nèi)容所作的均等變化與修飾，都為本實用新型權(quán)利要求所要求保護的范圍所涵蓋。
權(quán)利要求1.一種超高頻傳感標(biāo)簽芯片，包括射頻收發(fā)模塊(1)、電源模塊(2)、存儲器(3)與數(shù)字處理模塊(5)；所述電源模塊(2)與射頻收發(fā)模塊(1)雙向通信，且為數(shù)字處理模塊(5)供電；所述存儲器(3)與數(shù)字處理模塊(5)連接；其特征在于還包括傳感采集模塊(7)，所述傳感采集模塊(7)的信號輸入端與電源模塊(2)的信號輸出端連接；所述傳感采集模塊(7) 的信號輸出端與存儲器的信號輸入端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高頻傳感標(biāo)簽芯片，其特征在于所述傳感采集模塊(7)包括模擬采集模塊(70 )、數(shù)字量化模塊(74 )與第一編碼模塊(75 )；所述模擬采集模塊(70 )的信號輸出端分別與數(shù)字量化模塊(74)的信號輸入端連接，所述數(shù)字量化模塊(74)的信號輸出端與第一編碼模塊(75)的信號輸入端連接，第一編碼模塊(75)的信號輸出端與存儲器(3)的信號輸入端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超高頻傳感標(biāo)簽芯片，其特征在于所述模擬采集模塊(70) 包括溫度采集模塊(71)、濕度采集模塊(72 )和化學(xué)量采集模塊(73 )。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高頻傳感標(biāo)簽芯片，其特征在于還包括與數(shù)字處理模塊 (5 )連接的接口電路(4 )，所述接口電路(4 )上預(yù)設(shè)若干接口，所述預(yù)設(shè)接口包括PCI通信接口(41)、外置電源接口(42)、外置傳感器接口(43)與天線接口(44)，上述四預(yù)設(shè)接口分別分布在PCI總線上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高頻傳感標(biāo)簽芯片，其特征在于所述數(shù)字處理模塊(5)包括主控模塊(51)、解碼模塊(52)、第二編碼模塊(53)與檢驗電路(54)，所述解碼模塊(52) 的信號輸出端與檢驗電路(54)的輸入端連接，且所述主控模塊(51)的信號輸入輸出端分別與檢驗電路(54)的輸出輸入端連接；另外，所述檢驗電路(54)的其他信號輸出端與第二編碼模塊(53)的信號輸入端連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高頻傳感標(biāo)簽芯片，其特征在于還包括與數(shù)字處理模塊 (5)雙向通信的協(xié)議處理模塊(6)，所述協(xié)議處理模塊(6)具有指令譯碼模塊(61)、防碰撞模塊(62 )與安全認(rèn)證模塊(63 )，上述三模塊均由主控模塊(51)控制。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高頻傳感標(biāo)簽芯片，其特征在于所述存儲器(3)包括EPC 存儲區(qū)(31)、TID存儲區(qū)(32)、傳感量存儲區(qū)(33)與保留存儲區(qū)(34)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高頻傳感標(biāo)簽芯片，其特征在于所述電源管理模塊(2)包括整流電路(21)、放大電路(22 )與穩(wěn)壓電路(23 )。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高頻傳感標(biāo)簽芯片，其特征在于所述射頻收發(fā)模塊(1)包括時鐘發(fā)生器(11)、復(fù)位電路(12)與調(diào)制解調(diào)電路(13)。
專利摘要本實用新型公開了一種超高頻傳感標(biāo)簽芯片，包括射頻收發(fā)模塊、電源模塊、存儲器與數(shù)字處理模塊；所述電源模塊與射頻收發(fā)模塊雙向通信，且為數(shù)字處理模塊供電；所述存儲器與數(shù)字處理模塊連接；還包括傳感采集模塊，所述傳感采集模塊的信號輸入端與電源模塊的信號輸出端連接；所述傳感采集模塊的信號輸出端與存儲器的信號輸入端連接。該標(biāo)簽芯片具有溫度、濕度、化學(xué)量傳感功能豐富的特點，且芯片結(jié)構(gòu)優(yōu)化，使得信號的處理更迅速更集中。該標(biāo)簽芯片具有實用性強、集成度高、性能穩(wěn)定，適合大批量生產(chǎn)等優(yōu)點，對于食品貯存、冷鏈管理、藥品管理、煤礦安全等方面的應(yīng)用有著重要意義。
文檔編號G06K19/077GK202331532SQ20112036042
公開日2012年7月11日 申請日期2011年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月24日
發(fā)明者于皓, 田剛, 程良倫, 胡莘, 蘇海武, 高銳 申請人:廣東工業(yè)大學(xué)