基于MF RC500芯片的射频读写器设计和实现方
案
时间：2009-07-27 10:45:44 来源：中国电子设计网作者：孙颖张敬敏张志佳
1 引言
随着射频技术的推广，Mifare1卡已经广泛应用于公共交通终端、手持终端、板上单元、非接触式PC终端等各个非接触式通信场合。非接触式智能卡读写系统是射频技术中的一个重要组成部分，可完成指令分析、数据采集等诸多功能。这种射频读写系统的实现原理如下：由读写器向Mifare1卡，也就是射频卡发射特定频率的无线电磁波。当射频卡靠近读写器时，受读写器发射的电磁波激励，卡片内的LC谐振电路产生共振并且接收电磁波能量。当射频卡接收到足够的能量时，就将卡内存储的识别资料以及其他数据以无线电波的方式传输到读写器并且接受读写器对卡内数据的进一步操作。
本文提出了一种基于MF RC500的Mifare1卡读写器设计方案，该方案采用AT89S52单片机实现对
MCM(Mifare Core Module)的控制。本文的设计方案具有硬件实现简单、易于软件二次开发等优点。同时，由于良好的电磁兼容性，该系统比较稳定，通信可靠性得到了保证。下面首先给出了系统的总体结构以及方案设计，然后从硬件设计及软件设计两个方面对系统进行了讨论和说明。
2系统总体结构及方案设计
本文采用AT89S52单片机、MF RC500以及外围电路实现读写器的基本组成。读写器与Mifare1卡由射频场来建立无线链接并完成数据交换。系统总体结构如图1所示。
系统的工作方式主要是由AT89S52对MF RC500进行控制与通信，MF RC500驱动外围电路对Mifare1卡进行读写操作。具体说来，MCU(微控制器，即AT89S52)通过串行口接收PC机的指令，完成对卡的操作和整个读写器的管理；MF RC500负责信号的编码、解码，信号的调制、解调；外围电路建立读写器同射频卡之间的联系，此部分的设计直接影响到射频功率的大小以及系统的抗干扰能力；Mifare1卡是系统的应用终端，接收读写器的指令并返回指令执行结果。
3系统硬件设计
硬件主要包括微型单片机MCU、MF RC500、时钟电路、匹配电路及接口等外围电路。下面给出各部分的详细说明及相关设计。
(1) MCU部分
系统中选用低功耗、高性能的CMOS 8位单片机AT89S52。片内含8k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器。器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器。同时片内带有防死锁的WATCHDOG，以确保系统稳定运行。
(2) 基站部分
系统的基站单元采用PHILIPS公司生产的MF RC500芯片。MF RC500是与射频卡实现无线通信的核心部件，也是读写器操作Mifare1卡的关键接口芯片。它利用先进的调制和解调概念，完全集成了在13.56MHz下所有类型的被动非接触式通信方式和协议。MF RC500支持ISO14443A所有的层，内部的发送器部分不需要增加有源电路就能够直接驱动近操作距离的天线（可达100mm）；接收器部分提供一个坚固并有效的解调和解码电路，用于ISO14443兼容的应答器信号；数字部分处理ISO14443A帧和错误检测（奇偶&CRC）。此外，它还支持快速CRYPTO1加密算法，用于验证Mifare系列产品。方便的并行接口可直接连接到任何8位微处理器，对读卡器和终端的设计提供了极大的灵活性。
MF RC500的内部EEPROM分为4部分，分别用于保存产品有关信息、存放寄存器初始化启动文件以及存放加密运算的密钥等。8×64位的FIFO用于缓存微控制器与芯片之间的输入／输出数据流，可处理数据流长度达64字节。芯片的中断请求有定时设置到、发送请求、接收请求、一个命令执行完、FIFO满、FIFO空等六种。MF RC500内有定时器，其时钟源于13.56MHz晶振信号，13.56MHz信号由晶振电路外接石英晶体产生。微处理器可借助于定时器完成有关定时任务的管理。定时器可用于定时输出计数、看门狗计数、停止监测、定时触发等工作。
(3) 时钟电路
MF RC500内部集成了振荡器缓冲，连接外部的13.56MHz的石英震荡晶体，以获取低相位抖动，如图2所示。由于提供给MF RC500的时钟要作为同步系统的编码器和解码器的时间基准，因此频率的稳定性是正确执行的一个重要因素，为了获得最佳性能，时钟抖动应该尽可能小。
(4) 匹配电路
匹配电路包括EMC低通滤波器、接收电路、天线匹配电路和天线。
EMC低通滤波电路：MIFARE系统在13.56MHz频率下操作，石英晶振产生用于驱动MF RC500以及作为驱动天线的13.56MHz能量载波的基频，这样会产生比该频率更高的谐波，因此对输出信号必须进行适当的滤波，低通滤波器元件包括L0和C0，如图3所示。
接收电路：MF RC500的内部接收部分使用一个受益于副载波双边带的概念装入卡响应的调整，因此可以使用内部产生的VMID电势作为RX脚的输入电势。为了提供一个稳定的参考电压，必须在VMID脚接一个对地电容，如图4所示。
天线匹配电路：其中的元器件参数与天线的电气特性和环境有关。电路如图5所示。
(5) MF RC500与MCU的接口电路
MF RC500支持与不同的微处理器直接接口，包括独立读写选通的MCU连接、公共读写选通的MCU连接以及具有公共读写选通和挂钩功能的MCU连接。在每次上电或硬件复位后，MF RC500也复位其并行微处理器接口模式并自动检测当前微处理器接口的类型。
本系统选用具有公共读写选通和挂钩功能的MCU连接方式，图6为MF RC500与MCU
的接口原理。由图中可以看出，本系统采用中断（INT1）工作模式，即MCU利用MFRC500提供中断信息对其进行控制。另外，根据系统的需要，可以采用查询方式对MF RC500进行操作。
4系统软件设计
软件设计主要包括对MF RC500进行初始化、接收上位计算机的指令、控制MF RC500，并且把MF RC500的状态信息反馈给计算机。程序流程如图7所示。
(1) 初始化并行接口
首先读Command 寄存器直到Command的6位值为00H，内部初始化阶段此时结束，MF RC500准备接收控制；将80H 写入Page寄存器以初始化微处理器接口；读Command 寄存器，如果该值为00H则微处理器接口初始化成功；在接口初始化之后通过将0X00 写入页寄存器，激活线性地址模式。这个过程可以用以下代码表示：
do{PReset=1; Delay(10); PReset=0;} // 给复位脉冲
while (ReadRC(RegPage) != 0x80);
do{ WriteRC(RegPage,0x0);}
while(ReadRC(RegCommand) != 0x00);
if (ReadRC(RegCommand) != 0x00)
status = MI_INTERFACEERR;//接口初始化错误
else
status = 0; //接口初始化成功
(2) 对Mifare1卡的操作
MCU对Mifare1卡操作的命令主要有空操作、装载密码、验证密码、读卡、写卡和关卡等。无论哪种操作都必须先把命令代码写入到Command寄存器，比如执行验证密码则需要执行WriteRC(RegCommand,0x0c)命令。
从操作流程上，可以把Mifare1卡的操作分为以下几项：
复位请求：当一张Mifare1卡处在读写器天线的工作范围之内时，读写器向卡发出REQUEST all(或REQUEST std)命令。卡的ATR将启动，将卡Block 0中的卡类型（TagType）号共2个字节传送给读写器，建立卡片与读写器的第一步通信联络。如果不进行复位请求操作，读写器对卡的其它操作将不会进行。
反碰撞操作：如果有多张Mifar1e卡处在读写器天线的工作范围之内时，读写器首先与每一张卡进行通信，取得每一张卡的ID号。由于每一张Mifare1卡都具有唯一的ID号，因此读写器根据卡的ID号来保证一次只对一张卡操作。
卡选择操作：完成了上述二个步骤之后，读写器必须对卡进行选择操作。执行操作后，返回卡上的SIZE字节。
认证操作：经过上述三个步骤，在确认已经选择了一张卡片时，读写器必须对卡上已经设置的密码进行认证。如果匹配，才允许进一步的读写操作。
读写操作：对卡的读、写、增值、减值、存储和传送等操作。
5结论
本文的创新工作：基于PHILIPS公司生产的MF RC500芯片，提出了一种结合单片机
AT89S52的通用射频卡读写器的设计与实现方案。系统实现了对Mifare1卡读写操作的同时，具有以下优点：(1) 由于接口方式比较多，对IO口操作简单，可以方便地对MF RC500进行控制并获取相应信息；(2) 由于该系统在天线设计合理的情况下可靠性比较高，有效距离可达10cm；(3) 计算机只需通过一定的方式发送命令，即可对卡操作，在此基础上可以根据不同的需要开发出相应的软件产品，具有很大的实用价值。
实际应用表明该读写器架构具有响应速度快、使用简单、读卡距离远和通信稳定可靠的显著优点。
天线：天线设计中，最重要的是计算出天线线圈的电感量，从而确定天线旁路电容和电阻值。一般采用经验公式对线圈电感量进行估算。假设天线设计为常用的环行或者矩形，则有：
RFID读写器频率分类 1． RFID读写器频率分类 和我们听的收音机道理一样，射频标签和阅读器也要调制到相同的频率才能工作。LF, HF, UHF就对应著不同频率的射频。LF代表低频射频，在125KHz左右，HF代表高频射频，在13.54MHz左右，UHF代表超高频射频，在850至910MHz 范围之内，还有2.4G的微波读写器。 2．为什么要使用不同的频率？ 在操作中有4种波段的频率，低频（125KHz），高频（13.54MHz），超高频（850-910MFz），微波（2.45GHz）.每一种频率都有它的特点，被用在不同的领域，因此要正确使用就要先选择合适的频率。 不同的国家所使用频率也不尽相同： 欧洲的超高频是868MHz,美国的则是915MHz.日本目前不允许将超高频用到射频技术中。政府也通过调整阅读器的电源来限制它对其他器械的影响。有些组织例如全球商务促进委员会正鼓励政府取消限制。标签和阅读器生产厂商也正在开发能使用不同频率系统避免这些问题。 3．所有的阅读器都能支持不同种类的标签吗？ 目前还不是。很多公司生产的阅读器支持现有供给链中用的新标签的射频技术。一些阅读器只支持新的电子产品代码，一些只支持某些生产厂商生产的特定标签。 4．什么是阅读器冲突？ 射频技术遇到的一个问题就是阅读器冲突，就是一个阅读器接收到的信息和另外一个阅读器接收到的信息发生冲突，产生重叠。解决这个问题的一种方法是使用TDMA技术，简单来说就是阅读器被指挥在不同时间接收信号，而不是同时，这样就保证了阅读器不会互相干扰。但是在同一区域的物品就会被读取两次，因此就要建立相应的系统去避免这种情况的发生。 5．我们如何知道哪个频率适合于我们的产品？ 不同的频率有不同的特点，因此他们的用途也就形形色色。例如，低频标签比超高频标签便宜，节省能量，穿透废金属物体力强，他们最适合用于含水成分较高的物体，例如水果等。超高频作用范围广，传送数据速度快，但是他们比较耗能，穿透力较弱，作业区域不能有太多干扰，适合用于监测从海港运到仓库的物品。当做选择时，最好咨询一下相关的专家，供货商，从而选择正确的射频。
集成电路设计实践
李福乐 lifule@https://www.doczj.com/doc/755749032.html, @ g 清华大学微电子学研究所 助教: 李玮韬 王少鹏 liwt07@https://www.doczj.com/doc/755749032.html, wspeng511799@https://www.doczj.com/doc/755749032.html,
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集成电路设计实践
课程简介 设计题目与实例 集成电路的制作与设计流程 可测性设计注意事项 芯片规格及封装 基础知识
版图的基本概念 版 的基本概念 CMOS工艺中的元件 版图设计规则 版图设计准则
设计工具的使用（实验课）
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一、课程简介 一 课程简介
基本情况 学分： 学分：2 时间：春季学期（部分）＋秋季学期（部分） 内容： 内容 电路设计、版图设计、芯片加工、样片 封装、样片测试、总结报告。 封装 样片测试 总结报告
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一、课程简介（续） 、课程简介（续）
课程特点： 课程特点
完整的IC设计流程训练 重点在物理层和后端设计
工艺 集成元件 版图 芯片测试
实践为主, 工作量大 测试结果最重要
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一、课程简介（续） 、课程简介（续）
安排： 1. 前期：设计题目选择、设计方案、电路 1 前期 设计题目选择 设计方案 电路 设计和仿真、版图设计 2. 中期：芯片加工、整理设计文档。 2 中期 芯片加工 整理设计文档 3. 后期（秋季学期）：样片测试、总结报 告、答辩。
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一、课程简介（续） 、课程简介（续）
第1～9周 第1 9周 教师向学生提供设计规则、版图要求、报告 格式要求；介绍必要的版图知识、设计方法 格式要求 介绍必要的版图知识 设计方法 及工具；有关测试、封装及注意事项；设计 题目介绍等。 2．学生选题与分组 3. 完成可测性电路设计方案及版图设计总体方 案（包括关键电路的处理、管脚安排、PAD 要求、测试点、测试方法等） 第六周与老师讨论前端设计，通过后方可进 第六周与老师讨论前端设计 通过后方可进 行版图设计!
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最详细解读射频芯片 传统来说，一部可支持打电话、发短信、网络服务、APP应用的手机，一般包含五个部分部分：射频部分、基带部分、电源管理、外设、软件。 射频部分：一般是信息发送和接收的部分； 基带部分：一般是信息处理的部分； 电源管理：一般是节电的部分，由于手机是能源有限的设备，所以电源管理十分重要； 外设：一般包括LCD，键盘，机壳等； 软件：一般包括系统、驱动、中间件、应用。 在手机终端中，最重要的核心就是射频芯片和基带芯片。射频芯片负责射频收发、频率合成、功率放大；基带芯片负责信号处理和协议处理。那么射频芯片和基带芯片是什么关系？ 1. 射频芯片和基带芯片的关系 先讲一下历史，射频（Radio Frenquency）和基带（Base Band）皆来自英文直译。其中射频最早的应用就是Radio——无线广播（FM/AM），迄今为止这仍是射频技术乃至无线电领域最经典的应用。 基带则是band中心点在0Hz的信号，所以基带就是最基础的信号。有人也把基带叫做“未调制信号”，曾经这个概念是对的，例如AM为调制信号（无需调制，接收后即可通过发声元器件读取内容）。 但对于现代通信领域而言，基带信号通常都是指经过数字调制的，频谱中心点在0Hz的信号。而且没有明确的概念表明基带必须是模拟或者数字的，这完全看具体的实现机制。 言归正传，基带芯片可以认为是包括调制解调器，但不止于调制解调器，还包括信道编解码、信源编解码，以及一些信令处理。而射频芯片，则可看做是最简单的基带调制信号的上变频和下变频。 所谓调制，就是把需要传输的信号，通过一定的规则调制到载波上面让后通过无线收发器（RF Transceiver）发送出去的工程，解调就是相反的过程。 2.工作原理与电路分析 射频简称RF射频就是射频电流，是一种高频交流变化电磁波，为是Radio Frequency的缩写，表示可以辐射到空间的电磁频率，频率范围在300KHz～300GHz之间。每秒变化小于1000次的交流电称为低频电流，大于10000次的称为高频电流，而射频就是这样一种高频电流。高频（大于10K）；射频（300K-300G）是高频的较高频段；微波频段（300M-300G）又是射频的较高频段。射频技术在无线通信领域中被广泛使用，有线电视系统就是采用射频传输方式。
集成电路设计 实验报告 时间：2011年12月
实验一原理图设计 一、实验目的 1.学会使用Unix操作系统 2.学会使用CADENCE的SCHEMA TIC COMPOSOR软件 二：实验内容 使用schematic软件，设计出D触发器，设置好参数。 二、实验步骤 1、在桌面上点击Xstart图标 2、在User name：一栏中填入用户名，在Host：中填入IP地址，在Password：一栏中填入 用户密码，在protocol：中选择telnet类型 3、点击菜单上的Run！，即可进入该用户unix界面 4、系统中用户名为“test9”，密码为test123456 5、在命令行中（提示符后，如：test22>）键入以下命令 icfb&↙(回车键)，其中& 表示后台工作，调出Cadence软件。 出现的主窗口所示： 6、建立库(library)：窗口分Library和Technology File两部分。Library部分有Name和Directory 两项，分别输入要建立的Library的名称和路径。如果只建立进行SPICE模拟的线路图，Technology部分选择Don’t need a techfile选项。如果在库中要创立掩模版或其它的物理数据（即要建立除了schematic外的一些view），则须选择Compile a new techfile(建立新的techfile)或Attach to an existing techfile(使用原有的techfile)。 7、建立单元文件(cell)：在Library Name中选择存放新文件的库，在Cell Name中输 入名称，然后在Tool选项中选择Composer-Schematic工具(进行SPICE模拟)，在View Name中就会自动填上相应的View Name—schematic。当然在Tool工具中还有很多别的
研究生课程开设申请表 开课院（系、所）：集成电路学院 课程申请开设类型：新开√重开□更名□（请在□内打勾，下同）
一、课程介绍（含教学目标、教学要求等）（300字以内） 本课程将向学生提供集成电路设计的理论与实例相结合的培养训练，讲述包括电路设计与仿真、版图设计和验证以及寄生参数提取的完整全定制集成电路设计流程以及CADENCE与IC制造厂商的工艺库配合等内容。通过系统的理论学习与上机实践，学生可掌握集成电路设计流程以及各阶段所使用的工具，并能进行集成电路的设计工作。 掌握资料查询、文献检索及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法；培养学生具有一定的设计，归纳、整理、分析设计结果，撰写论文，参与学术交流的能力。 指导学生学会如何利用现代的EDA工具设计集成电路，培养学生的工程设计意识，启发学生的创新思想。 全面了解集成电路设计、制造、封装、测试的完整芯片制成技术，提高综合运用微电子技术知识的能力和实践能力。 二、教学大纲（含章节目录）：（可附页） 第一章cadence集成电路设计软件介绍 第二章偏置电路设计 第三章基本运放和高性能运放 第四章比较器、振荡器设计 第五章电源系统设计（LDO与DC-DC） 三、教学周历
四、主讲教师简介： 常昌远，男，1961年10月出生，2000年东南大学微电子专业博士毕业，现为东南大学副教授，硕士研究生导师。长期从事微电子和自动控制领域内的教学、科研和指导研究生工作。参加过国家自然科学基金重点项目的研究、并主持与IC设计企业合作的多项横向研究课题。近年来主要从事显示控制芯片和电源管理芯片DC-DC、LDO等产品的开发，在CMOS数字集成电路、模拟集成电路的分析、设计与研发、系统的建模和稳定性设计等方面积累了较丰富的实际工作经验。教学方面，主讲包括与研究方向有关的“半导体功率器件”，“自动控制原理”，CMOS模拟集成电路设计等课程。已在国内核心刊物上发表学术论文20余篇，获国家专利1项。目前在东南大学IC学院负责集成电路设计与MPW项目建
1、解释基本概念：集成电路，集成度，特征尺寸 参考答案： A、集成电路（IC：integrated circuit）是指通过一系列特定的加工工艺，将晶体管、二极管等有源器件和电阻、电容等无源器件，按照一定的电路互连，“集成”在一块半导体晶片（如硅或砷化镓）上，封装在一个外壳内，执行特定电路或系统功能的集成块。 B、集成度是指在每个芯片中包含的元器件的数目。 C、特征尺寸是代表工艺光刻条件所能达到的最小栅长（L）尺寸。 2、写出下列英文缩写的全称：IC，MOS，VLSI，SOC，DRC，ERC，LVS，LPE 参考答案： IC：integrated circuit；MOS：metal oxide semiconductor；VLSI：very large scale integration；SOC：system on chip；DRC：design rule check；ERC：electrical rule check；LVS：layout versus schematic；LPE：layout parameter extraction 3、试述集成电路的几种主要分类方法 参考答案： 集成电路的分类方法大致有五种：器件结构类型、集成规模、使用的基片材料、电路功能以及应用领域。根据器件的结构类型，通常将其分为双极集成电路、MOS集成电路和Bi-MOS 集成电路。按集成规模可分为：小规模集成电路、中规模集成电路、大规模集成电路、超大规模集成电路、特大规模集成电路和巨大规模集成电路。按基片结构形式，可分为单片集成电路和混合集成电路两大类。按电路的功能将其分为数字集成电路、模拟集成电路和数模混合集成电路。按应用领域划分，集成电路又可分为标准通用集成电路和专用集成电路。 4、试述“自顶向下”集成电路设计步骤。 参考答案： “自顶向下”的设计步骤中，设计者首先需要进行行为设计以确定芯片的功能；其次进行结构设计；接着是把各子单元转换成逻辑图或电路图；最后将电路图转换成版图，并经各种验证后以标准版图数据格式输出。 5、比较标准单元法和门阵列法的差异。 参考答案：
基于单片机的RFID读写器设计 摘要 射频识别（Radiofrequency identification ，RFID）,又称电子标签（E-Tag），是一种利用射频信号自动识别目标对象并获取相关信息的技术。随着技术的进步，RFID应用领域日益扩大，现已涉及到人们日常生活的各个方面，并将成为未来信息社会建设的一项基础技术。因此，研究、设计和开发RFID系统具有十分重要的理论意义和实际意义。 论文系统地论述了射频识别系统和读卡器的理论分析，研究了射频识别系统中的许多关键技术，并提出了射频识别读卡器的设计方案。 本文首先分析了射频识别技术的基本原理、研究方向和应用情况。在充分研究了射频卡的基本原理、技术特点、国际相关标准后，进而提出了基于STC11F32单片机的射频读卡器系统设计的方法。设计采用MFRC522射频读写模块在STC11F32单片机的控制下实现对Mifare卡的读写访问操作。 硬件部分设计主要包括单片机控制电路设计，射频模块设计，天线电路设计，串行通信电路设计，声音提示及显示电路设计等，其中详细讨论了读卡器的软件设计方法。软件设计包括单片机处理程序，射频基站芯片RC522的基本操作、Mifare卡操作程序设计、声音提示及显示部分程序等。论文中系统地讨论了软件实现读卡器与Mifare卡之间通信所要求的请求应答、防冲撞、选卡片、认证、读写等功能模块的实现原理。 关键词：射频识别，读卡器，IC卡，STC11F32，MFRC522
Abstract Radio frequency identification (radio frequency identification, RFID), also known as electronic tags (e-Tag), is an RF signal automatic target recognition and access to relevant information technology. With the advances in technology, RFID applications widening, has been involved in all aspects of people's daily lives, and will become a basic technology of the future information society. Therefore, research, design and development of RFID systems has important theoretical and practical significance. Discusses the theoretical analysis of radio frequency identification system and card reader to the paper system, many of the key technology of radio frequency identification system, and the design of radio frequency identification reader. This paper firstly analyzes the basic principle of radio frequency identification technology, the research direction and application. In the full study of RF Card basic principle, technical characteristics, relevant international standards, and then put forward based on STC11F32 single chip RF card reader system design method. The design adopts MFRC522radio frequency read write module in STC11F32under the control of a single-chip microcomputer to realize Mifare card read and write access operations. The hardware part of the design including the MCU control circuit design, design of the RF module, Antenna circuit design, circuit design of the serial communication, voice prompts and display circuit design, including detailed discussion of the reader software design methods. Software design, including the microcontroller handler, the basic operation of the RF base station chip RC522, Mifare card operating procedures, voice prompts and display part of the program. The paper discussed the request response communication between the software implementation of the reader with Mifare card required, anti-collision, election card, certification, read and write function module principle.
一、简介 射频IC卡读写器，属于读写IC卡的RFID射频技术机具设备，根据卡片类型的不同，分为接触式、非接触式、双界面读卡器。接触式IC卡读写器基本遵循ISO7816协议的国际标准，非接触式的则遵循ISO14443或者15693协议接口标准。读写器一般通过通讯线连接接到电脑，通讯方式以USB接口为主(分有驱和无驱)，RS232和RS485接口的读卡器，仍然具有一定的用户数量。 二、技术参数举例 型号：LTXHFUSB-02 工作频率：13.56MHz; IC卡读写器支持协议：ISO14443A; 通讯接口：USB接口，操作简单，可以当作串口操作; 读卡距离：小于10cm; 支持卡类型：mafare 1 S20,mafare 1 S50, mafare 1 S70，ISO14443 TypeA等; 工作电压：直流5V(USB直接取电); 工作电流：<100mA; 工作模式：用户可自己设置成主动读卡模式和被动读卡模式; 功能：支持读卡号ID，读写卡，扇区加密，增值减值(钱包)等; 工作温度：-30℃-80 ℃; 外观尺寸：143×110×28mm; 串口波特率：可选，默认9600Bit/S; 操作系统：Windows 98、2000、2003、XP、Windows 7/8、Linux、Andriod等; 显示：双色LED; 蜂鸣器：内置。 三、使用说明 1、通讯接口要满足项目的需求; 2、读卡器设备的频率，要满足项目使用的频率规范; 3、了解读距和防碰撞指标，读距指标要明确什么天线和标签下测试的;防碰撞要明确什么标签在什么排列方式下多长时间内全部读完;
4、模拟情况下连续测试设备的稳定性，确保能长时间的稳定工作; 5、了解读卡器的最大发射功率和配套选型的天线，是否辐射超标; 6、看读卡器具备的天线端口数量，根据应用是否需要多接口的读写器; 7、一个RFID应用系统除了和读写器有关外，还和标签、天线、被贴标物品材质、被贴标物品运动速度、周围环境等相关，在确定设备前最好能模拟现场情况进行测试和验证，确保产品真是能满足应用需求。 四、读卡距离 影响射频IC卡读写器读卡距离的因素较多，因采用不同的协议，不同的天线设计、周围的环境(主要是金属物)和不同的卡片等，都会影响到实际的读卡距离。如果读卡器读卡距离过长，会造成读卡不稳定或失败。同时过近的两个读卡器也会互相干扰，读卡器之间的距离保持在25cm以上。读卡的方式，建议用卡片正对着读卡器自然靠近，用卡片从侧面快速划过的读卡方法不可取，不保证刷卡成功。 五、实物图举例
模拟集成电路设计精粹 模拟集成电路主要是指由电容、电阻、晶体管等组成的模拟电路集成在一起用来处理模拟信号的集成电路。有许多的模拟集成电路，如运算放大器、模拟乘法器、锁相环、电源管理芯片等。模拟集成电路的主要构成电路有：放大器、滤波器、反馈电路、基准源电路、开关电容电路等。模拟集成电路设计主要是通过有经验的设计师进行手动的电路调试，模拟而得到，与此相对应的数字集成电路设计大部分是通过使用硬件描述语言在EDA软件的控制下自动的综合产生。 模拟集成电路被广泛地应用在各种视听设备中。收录机、电视机、音响设备等，即使冠上了”数码设备”的好名声，却也离不开模拟集成电路。 实际上，模拟集成电路在应用上比数字集成电路复杂些。每个数字集成电路只要元器件良好，一般都能按预定的功能工作，即使电路工作不正常，检修起来也比较方便，1是1, 0是0,不含糊。模拟集成电路就不一样了，一般需要一定数量的外围元件配合它工作。那么，既然是”集成电路”，为什么不把外围元件都做进去呢这是因为集成电路制作工艺上的限制，也是为了让集成电路更多地适应于不同的应用电路。 对于模拟集成电路的参数、在线各管脚电压，家电维修人员是 很关注的，它们就是凭借这些判断故障的。对业余电子爱好者来说，只要
掌握常用的集成电路是做什么用的就行了，要用时去查找相关的资料。我从研究生开始接触模拟集成电路到现在有四年了，有读过“模拟芯片设计的四重境界”这篇文章，我现在应该处于菜鸟的境界。模拟电路设计和数字电路设计是有很大区别的，最基本的是模拟电路处理的是模拟信号，数字电路处理的数字信号。模拟信号在时间和值上是连续的，数字信号在时间和值上是离散的，基于这个特点，模拟电路设计在某些程度上比数字电路设计困难。模拟电路设计困难的具体原因如下： 1.模拟设计需要在速度、功耗、增益、精度、电源电压、噪声、面积等多种因素间进行折中，而数字设计只需在功耗、速度和面积三个因素间进行平衡。 2.模拟电路对噪声、串扰和其他干扰比数字电路敏感得多。 3.随着工艺尺寸的不断减小，电源电压的降低和器件的二级效应对模拟电路比数字电路的影响严重得多，给模拟设计带来了新的挑战。 4.版图对于模拟电路的影响远大于数字电路，同样的线路差的版图会导致芯片无法工作。 我的模拟集成电路设计学习之路是从拉扎维的模拟CMO集成电 路设计这本书开始，这本书在现在工作中还是会去查看，是模拟集 成电路设计的经典教材之一。我首先想谈的就是关于模拟电路设计的相关课程和教材建议。模拟电路设计跟做其他事情一样，首先要学会一些基本的准则、方法和知识点，而经典的模拟电路设计教材就是这些东西的融合体，razavi 的design of analog CMOS integrated circuits ，sansen 的analog design essentials ，
集成电路版图设计实习报告 学院：电气与控制工程学院 专业班级：微电子科学与工程1101班 姓名：孙召洋 学号：1106080113
一、实验要求： 1. 熟悉Cadence的工作环境。 2. 能够熟练使用Cadence工具设计反相器，与非门等基本电路。 3. 熟记Cadence中的快捷操作。比如说“W”是连线的快捷键。 4. 能够看懂其他人所画的原理图以及仿真结果，并进行分析等。 二、实验步骤： 1、使用用户名和密码登陆入服务器，右击桌面，在弹出菜单中单击open Terminal；在弹出的终端中键入Unix命令icfb&然后按回车启动Cadence。Cadence启动完成后，关闭提示信息。设计项目的建立 2、点击Tools-Library Manager启动设计库管理软件。点击File-New-Library 新建设计库文件。在弹出的菜单项中输入你的设计库的名称，比如My Design,点击OK。选择关联的工艺库文件，点击OK。在弹出的菜单中的Technology Library下拉菜单中选择需要的工艺库，然后单击OK。 3、设计的项目库文件建立完成，然后我们在这个项目库的基础上建立其子项目。点击选择My Design，然后点击File-New-Cell View。输入子项目的名称及子项目的类型，这设计版图之前我们假定先设计原理图：所以我们选择Composer-Schematic，然后点击OK。 4、进入原理图编辑平台,原理图设计,输入器件：点击Instance按键或快捷键I插入器件。查找所需要的器件类型-点击Browse-tsmc35mm-pch5点击Close。更改器件参数，主要是宽和长。点击Hide，在编辑作业面上点击插入刚才设定的器件。如果想改参数器件，点击选择该器件，然后按Q，可以修改参数器件使用同样的方法输入Nmos,工艺库中叫nch5. 点击Wire(narrow)手动连线。完成连线后，输入电源标志和地标志：在analogLib库中选择VDD和GND，输入电源线标示符。接输入输出标示脚：按快捷键P，输入引脚名称in, Direction选择input,点击Hide，并且和输入线连接起来。同理设置输出引脚Out。 5、版图初步建立新的Cell，点击File-New-Cell View 还是建立名称为inv的版图编辑文件，Tool选择Virtuoso版图编辑软件，点击OK，关闭信息提示框。进入版图编辑环境根据之前仿真所得宽长比和反相器inv或与非门NAND的原理图画出反相器inv或与非门NAND的IC版图； 6、完成后使用版图验证系统进行DRC（设计规则检查）。 三、实验设计规则： 1、Linux常用的文件和目录命令： cd //用于切换子目录 pwd//用于显示当前工作子目录 ls//用于列出当前子目录下的所有内容清单 rm//用于删除文件 touch//用于建立文件或是更新文件的修改日期 mkdir//用于建立一个或者几个子目录
射频电路和射频集成电路线路设计(9天) 培训时间为9天 课程特色 1）本讲座总结了讲演者20多年的工作,报告包括 o设计技术和技巧的经验， o获得的美国专利， o实际工程设计的例子， o讲演者的理论演译。 o 【主办单位】中国电子标准协会 【协办单位】智通培训资讯网 【协办单位】深圳市威硕企业管理咨询有限公司 o 2）本讲座分为三个部分： A. 第一部分讨论和強调在射频电路设计中的设计技术和技巧, 着重论述设计中关鍵性 的技术和技巧,譬如,阻抗匹配,射频接地, 单端线路和差分线路之間的主要差別,射频集成电路设计中的难题……可以把它归类为橫向论述. 到目前为止，这种着重于设计技巧的論述是前所未有的，也是很独特的。讲演者认为，作为一位合格的射频电路设计的设计者，不论是工程师，还是教授，应当掌握这一部分所论述的基本的设计技术和技巧，包括： ?阻抗匹配； ?接地； ?射频集成电路设计； ?测试 ?画制版图； ? 6 Sigma 设计。 B. 第二部分: 描述射频系统的基本参数和系统设计的基本原理。
C. 第三部分: 提供个别射频线路设计的基本知识。这一部份和现有的有关射频电路和 射频集成电路设计的书中的论述相似, 其內容是讨论一个个射频方块,譬如,低噪声放大器,混频器,功率放大器,壓控振蕩器,頻率综合器……可以把它归类为纵向论述，其中的大多数内容来自本讲座的讲演者的设计 ?在十几年前就已经找到了最佳的低噪声放大器的设计方法但不曾经发表过。在低噪声放大器的设计中可以同时达到最大的增益和最小的噪 声； ?获得了可调谐濾波器的美国专利； ?本讲座的讲演者所建立的用单端线路的设计方法来进行差分对线路的设计大大简化了设计并缩短了线路仿真的时间； ?获得了双线巴伦的美国专利。 学习目标在本讲座结束之后，学员可以了解到 o比照数码电路，射頻电路设计的主要差別是什麼? o什么是射频设计中的基本概念? o在射频电路设计中如何做好窄带的阻抗匹配？ o在射频电路设计中如何做好宽带的阻抗匹配？ o在射频线路板上如何做好射频接地的工作? o为什么在射频和射频集成电路设计中有从单端至双差分的趋势? o为什么在射频电路设计中容许误差分析如此重要? o什么是射频和射频集成电路设计中的主要难题？射频和射频集成电路设计师如何克服这些障碍?
IC芯片设计流程 在IC生产流程中，IC多由专业IC设计公司进行规划、设计, 像是联发科、高通、In tel等知名大厂，都自行设计各自的IC芯片, 提供不同规格、效能的芯片给下游厂商选择。因为IC是由各厂自行设计，所以IC 设计十分仰赖工程师的技术，工程师的素质影响着一间企业的价值。然而，工程师们在设计一颗IC芯片时，究竟有那些步骤？设计流程可以简单分成如下。
设计第一步，订定目标 在IC设计中，最重要的步骤就是规格制定。这个步骤就像是在设计建筑前，先决定要几间房间、浴室，有什么建筑法规需要遵守，在确定好所有的功能之后在进行设计，这样才不用再花额外的时间进行后续修改。IC设计也需要经过类似的步骤，才能确保设计出来的芯片不会有任何差错。 规格制定的第一步便是确定IC的目的、效能为何，对大方向做设定。接着是察看有哪些协议要符合，像无线网卡的芯片就需要符合IEEE 802.11等规范，不然，这芯片将无法和市面上的产品兼容，使 它无法和其他设备联机。最后则是确立这颗IC的实作方法，将不同功能分配成不同的单元，并确立不同单元间链接的方法，如此便完成规格的制定。 设计完规格后，接着就是设计芯片的细节了。这个步骤就像初步记下建筑的规画，将整体轮廓描绘出来，方便后续制图。在IC芯片中，便是使用硬件描述语言（HDL将电路描写出来。常使用的HDL有Verilog、VHDL等，藉由程序代码便可轻易地将一颗IC地菜单达出来。接着就是检查程序功能的正确性并持续修改，直到它满足期望的
功能为止。 ▲ 32 bits 加法器的Verilog 范例 有了计算机，事情都变得容易 有了完整规画后，接下来便是画出平面的设计蓝图。在IC设计中，逻辑合成这个步骤便是将确定无误的HDL code，放入电子设计自动化工具(EDA tool)，让计算机将HDL code转换成逻辑电路, 产生如下的电路图。之后，反复的确定此逻辑闸设计图是否符合规格并修改，直到功能正确为止。
集成电路版图设计实验报告 班级：微电子1302班 学号：1306090226 姓名：李根 日期：2016年1月10日
一：实验目的： 熟悉IC设计软件Cadence Layout Editor的使用方法，掌握集成电路原理图设计，原理图仿真以及版图设计的流程方法以及技巧。 二：实验内容 1.Linux常用命令及其经典文本编辑器vi的使用 ①：了解Linux操作系统的特点。 ②：熟练操作如何登录、退出以及关机。 ③：学习Linux常用的软件以及目录命令。 ④：熟悉经典编辑器vi的基本常用操作。 2.CMOS反相器的设计和分析 ①：进行cmos反相器的原理图设计。 ②：进行cmos反相器的原理图仿真。 ③：进行cmos反相器的版图设计。 3.CMOS与非门的设计和分析 ①：进行cmos与非门的原理图设计。 ②：进行cmos与非门的原理图仿真。 ③：进行cmos与非门的版图设计 4.CMOS D触发器的设计和分析 ①：进行cmosD触发器的原理图设计。 ②：进行cmosD触发器的原理图仿真。 ③：进行cmosD触发器的版图设计。 5.对以上的学习进行总结 ①：总结收获学习到的东西。 ②：总结存在的不足之处。 ③：展望集成电路版图设计的未来。 三：实验步骤（CMOS反相器） 1.CMOS反相器原理图设计 内容：首先建立自己的Library，建立一个原理图的cell，其次进行原理图通过调用库里面的器件来绘制原理图，然后进行检错及修正，具体操作如下：在Terminal视窗下键入icfb，打开CIW； Tool→Library Manager； File→New→Library； 在name栏填上Library名称； 选择Compile a new techfile； 键入～/0.6um.tf； File→New→Cell view,在cell name键入inv，tool选择schematic，单击OK； 点击Schematic视窗上的指令集Add→Instance，出现Add Instance视窗； 通过Browse analogLib库将要用到的元件添加进来；
《集成电路设计实践》教学大纲 课程编号：MI4121055 课程名称：集成电路设计实践英文名称：Experiments of IC Design 学时：6周学分：4 课程类型：必修课课程性质：专业课 适用专业：集成电路设计与集成系统先修课程：数字集成电路，模拟集成电路 硬件描述语言，集成电路EDA基础 开课学期：第七学期和Y4开课院系：微电子学院 一、课程的教学目标与任务 目标：掌握集成电路设计的Top-Down流程，了解并掌握相关的EDA工具。 任务：以芯片设计为对象，阐述Top-Down的集成电路设计流程，包括系统结构划分、功能的语言描述、仿真、综合、版图设计参数提取与规格检查、静态时序分析等。 通过本课程的训练，使学生对集成电路设计的Top-Down流程有了较完整和深入的认识，能够熟练应用相关的EDA实现工具，培养较好的学习与实践能力。 二、本课程与其它课程的联系和分工 本课程以《数字集成电路》，《模拟集成电路》，《硬件描述语言》，《集成电路EDA 基础》等课程为先修课。 三、课程内容及基本要求 (一) 概论( 6 学时) 具体内容：Top-Down集成电路设计流程、各设计环节的任务与特点、与传统设计流程的区别、对集成电路产品成本和上市时间的影响。 1.基本要求 （1）了解Top-Down集成电路设计流程。 （2）掌握每个设计环节的功能及其任务。 2.重点、难点 重点：Top-Down集成电路设计流程。 难点：Top-Down的设计思想。 3.说明：本部分介绍Top-Down的集成电路设计流程，流程中每个步骤的功能与任务等 内容。
(二）设计规格的制订(6学时) 具体内容：设计对象的功能、特点、使用环境，外围接口时序，工艺实现方法。1.基本要求 （1）掌握功能的定义和特点取舍。 （2）掌握接口的划分和接口时序的制定。 2.重点、难点 重点：设计对象外部接口的划分及时序的确定。 难点：设计对象外部接口时序的确定。 3.说明：这部分内容的学习中，既需要了解芯片设计初期以市场需求为导向的功能需求设计，又需要掌握初期对芯片规格的制定，此外还需要了解规格对选择芯片实现工艺的限制。 (三）系统设计(6学时) 具体内容：系统的模块划分，各个模块需要完成的功能及其接口，模块间的时序要求，设计对IP的需求和各部分的实现策略。 1.基本要求 （1）掌握模块划分的原则。 （2）掌握模块间接口设计和时序设计的方法。 （3）掌握根据功能和时序选择模块实现策略的方法。 2.重点、难点 重点：模块划分的原则, 模块间时序。 难点：模块间时序的确定。 3.说明：了解芯片设计中良好的模块划分原则，掌握模块间接口设计和时序设计的方法，并能够根据不同的模块特点选择合适的实现策略。 (四）代码设计与仿真(6 学时) 具体内容：实现系统各模块的代码的编写风格，调试方法，仿真验证原则与技术，以及优化代码的常用技巧。 1.基本要求 （1）掌握良好的代码风格，优化代码的常用技巧。 （2）熟练掌握代码的仿真、调试、验证方法。 2.重点、难点 重点：代码的仿真、调试和验证，良好的代码风格。 难点：代码的仿真、调试和验证。 3.说明：良好的代码风格对代码的调试、维护等后续工作影响巨大，必须严格遵守；不同代码的描述方式对应不同的电路结构，熟练掌握代码描述方式对电路的优化；熟练掌握代码的仿真和调试。 (五）综合(6 学时) 具体内容：综合过程，综合约束对最终电路的影响，综合结果的输出技术，综合的
班级：通信二班姓名：赵庆超学号：20071201297 7，版图设计中整体布局有哪些注意事项？ 答：1版图设计最基本满足版图设计准则，以提高电路的匹配性能，抗干扰性能和高频工作性能。 2 整体力求层次化设计，即按功能将版图划分为若干子单元，每个子单元又可能包含若干子单元，从最小的子单元进行设计，这些子单元又被调用完成较大单元的设计，这种方法大大减少了设计和修改的工作量，且结构严谨，层次清晰。 3 图形应尽量简洁，避免不必要的多边形，对连接在一起的同一层应尽量合并，这不仅可减小版图的数据存储量，而且版图一模了然。 4 在构思版图结构时，除要考虑版图所占的面积，输入和输出的合理分布，较小不必要的寄生效应外，还应力求版图与电路原理框图保持一致（必要时修改框图画法），并力求版图美观大方。 8，版图设计中元件布局布线方面有哪些注意事项？ 答：1 各不同布线层的性能各不相同，晶体管等效电阻应大大高于布线电阻。高速电路，电荷的分配效应会引起很多问题。 2 随器件尺寸的减小，线宽和线间距也在减小，多层布线层之间的介质层也在变薄，这将大大增加布线电阻和分布电阻。 3 电源线和地线应尽可能的避免用扩散区和多晶硅布线，特别是通过
较大电流的那部分电源线和地线。因此集成电路的版图设计电源线和地线多采用梳状布线，避免交叉，或者用多层金属工艺，提高设计布线的灵活性。 4 禁止在一条铝布线的长信号霞平行走过另一条用多晶硅或者扩散区布线的长信号线。因为长距离平行布线的两条信号线之间存在着较大的分布电容，一条信号线会在另一条信号线上产生较大的噪声，使电路不能正常工作。、 5 压点离开芯片内部图形的距离不应少于20um，以避免芯片键和时，因应力而造成电路损坏。
RFID技术及应用实训报告 题目: 13.56MHz RFID读写器设计与制作班级: 学号: 姓名: 指导教师: 二〇一五年七月一日
目录 第1章RFID读写器的设计与制作 (1) 1.1 读写器组成与分析 (1) 1.2 读写器原理图与PCB设计 (2) 1.2.1 读写器原理图 (2) 1.2.2 读写器PCB设计 (4) 1.3 读写器装配与功能测试 (5) 1.3.1 装配 (5) 1.3.2 功能调试 (5) 第2章RFID上位机软件开发与调试 (6) 2.1 数据访问层设计与实现 (6) 2.1.1 数据访问层设计 (6) 2.1.2 实现过程及代码分析 (6) 2.2 窗体表示层设计与实现 (7) 2.2.1 设计与实现 (7) 总结 (9)
第1章RFID读写器的设计与制作 1.1 读写器组成与分析 13.56MHz RFID读写器广泛用于校园一卡通，公交自动收费系统等。读写器一般由单片机最小系统电路、Mifare读写接口电路、天线匹配电路、声光提示电路、USB转串口通信接口电路及电源电路组成。如图1-1所示。 图1-1 读写器的组成 单片机最小系统由STC89C52单片机，时钟电路和复位电路组成，其中时钟电路与单片机的14,15号引脚相连，复位电路与单片机的4号引脚相连；Mifare 读写接口电路的C4、C5、X2构成振荡电路，提供给MF RC500的时钟作为同步系统编码器和解码器的时基。MF RC500的5,7和29引脚分别为射频信号收发端，需通过天线匹配电路连接天线；天线匹配电路利用变压器原理实现读写器和无源标签之间的能量传递和双向发送数据，因此要求读写器与标签一样，要有天线线圈；读卡器在读卡时需要声光提示，电路中三极管Q1、电阻R5、蜂鸣器Buz1构成声音提示电路，由单片机的P1.0口控制，在P1.0口输出低电平时，Buz1蜂鸣；发光二极管D1、电阻R4构成光提示电路，由单片机的P1.7口控制，在P1.7口输出低电平时，D1点亮。
半导体集成电路项目规划设计方案 规划设计/投资分析/实施方案
摘要 该半导体集成电路项目计划总投资21252.85万元，其中：固定资产投资16297.49万元，占项目总投资的76.68%；流动资金4955.36万元，占项目总投资的23.32%。 达产年营业收入42842.00万元，总成本费用34173.50万元，税金及附加364.82万元，利润总额8668.50万元，利税总额10228.98万元，税后净利润6501.38万元，达产年纳税总额3727.61万元；达产年投资利润率40.79%，投资利税率48.13%，投资回报率30.59%，全部投资回收期 4.77年，提供就业职位978个。 报告根据项目实际情况，提出项目组织、建设管理、竣工验收、经营管理等初步方案；结合项目特点提出合理的总体及分年度实施进度计划。 在国家政策大力支持下，我国集成电路市场保持高速增长，根据中国半导体行业协会统计，自2009年至2018年，我国集成电路销售规模从 1,109亿元增长至6,532亿元，期间的年均复合增长率达到21.78%。2018年，受第四季度全球半导体市场下滑影响，中国集成电路产业2018年全年增速有所放缓，同比增长20.7%，其中，设计业同比增长21.5%；制造业同比增长25.6%；封装测试业同比增长16.1%。 报告主要内容：概况、建设背景及必要性、市场调研预测、投资建设方案、项目选址、建设方案设计、工艺分析、项目环境保护和绿色生产分
析、安全生产经营、风险应对评估、节能评价、项目进度说明、投资可行性分析、经济效益分析、项目综合评估等。
半导体集成电路项目规划设计方案目录 第一章概况 第二章建设背景及必要性 第三章投资建设方案 第四章项目选址 第五章建设方案设计 第六章工艺分析 第七章项目环境保护和绿色生产分析第八章安全生产经营 第九章风险应对评估 第十章节能评价 第十一章项目进度说明 第十二章投资可行性分析 第十三章经济效益分析 第十四章项目招投标方案 第十五章项目综合评估