本文關(guān)鍵詞：基于FPGA的NFC數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

  更多相關(guān)文章： 數(shù)據(jù)采集 NFC FPGA 解調(diào)電路 解碼電路

【摘要】：通信數(shù)據(jù)的采集一直以來都是信號與信息處理的重要組成部分,而NFC則是目前應(yīng)用最為廣泛的非接觸式通信方式。很多情況下,研究人員需要對NFC通信過程的通信數(shù)據(jù)有一個清晰的認識。比較傳統(tǒng)的方法為通過示波器將NFC通信信號采集下來,再對照相應(yīng)的NFC通信協(xié)議,從而得到通信過程的數(shù)據(jù)信息。但是NFC通信協(xié)議較為復(fù)雜且通信數(shù)據(jù)較多,這使得這種傳統(tǒng)方法效率低且容易產(chǎn)生錯誤。所以需要有一種效率高且準(zhǔn)確的方法對NFC數(shù)據(jù)進行采集。FPGA有處理速度快、設(shè)計驗證方法和配置靈活等優(yōu)點,常運用在圖像處理與信號處理中,所以本文提出設(shè)計并實現(xiàn)基于FPGA的NFC通信數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。然而對于NFC的通信信號,無法直接運用FPGA對其進行解碼處理,基于此,本文采用先對通信信號進行解調(diào),然后再進行解碼的方案,最后得到通信過程中的數(shù)據(jù)。信號解調(diào)電路采用硬件PCB電路輔以FPGA控制模塊的方法實現(xiàn),信號解調(diào)電路的目的是將NFC的原始通信信號轉(zhuǎn)化為可以運用FPGA進行解碼的數(shù)字信號。由于不同的NFC芯片以及不同的通信距離都會造成通信信號強度的差異,所以本文設(shè)計了AGC電路對信號增益進行自動調(diào)控,該AGC電路由ADC、數(shù)字電位器、壓控放大器以及基于FPGA的數(shù)字邏輯電路控制模塊組成,使得該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)適用于不同信號強度NFC。數(shù)據(jù)解碼電路則主要為基于FPGA的數(shù)字邏輯電路,該電路的目的在于將解調(diào)后的數(shù)據(jù)信號解碼后得到所需要的通信數(shù)據(jù)。由于讀寫器發(fā)送到標(biāo)簽數(shù)據(jù)的編碼方式和標(biāo)簽發(fā)送到讀寫器數(shù)據(jù)的編碼方式有很大的差異,所以本文針對兩種數(shù)據(jù)分別設(shè)計解碼電路,最后輸出到計算機的過程中將這兩種數(shù)據(jù)區(qū)分開。整個系統(tǒng)的硬件組成包括FPGA核心板、外掛的解調(diào)電路PCB小板以及獲取通信信號的感應(yīng)天線。核心控制芯片為FPGA,本文中所采用的FPGA芯片為XINLIN公司的Spartan系列芯片。最終,設(shè)計實現(xiàn)的NFC數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能對ISO15693協(xié)議下的NFC通信數(shù)據(jù)進行準(zhǔn)確的采集并以波特率為115200Kbit/s傳輸?shù)接嬎銠C,數(shù)據(jù)采集的錯誤率小于0.1%。系統(tǒng)的其它性能參數(shù)和易操作性上均符合工程中的各項要求。該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對NFC芯片的研發(fā)提供了便利條件。
【關(guān)鍵詞】：數(shù)據(jù)采集 NFC FPGA 解調(diào)電路 解碼電路
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP274.2
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 符號對照表11-12
• 縮略語對照表12-16
• 第一章 緒論16-20
• 1.1 項目概述16-17
• 1.1.1 項目名稱及來源16
• 1.1.2 項目意義及目標(biāo)16-17
• 1.2 NFC技術(shù)的應(yīng)用和項目背景17
• 1.3 項目內(nèi)容17-20
• 第二章 實現(xiàn)NFC數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基礎(chǔ)20-40
• 2.1 NFC的通信基礎(chǔ)20-25
• 2.1.1 NFC技術(shù)的發(fā)展歷程20-21
• 2.1.2 NFC技術(shù)原理21-24
• 2.1.3 NFC技術(shù)的運用24-25
• 2.2 實現(xiàn)系統(tǒng)的通信協(xié)議基礎(chǔ)25-35
• 2.2.1 NFC的通信協(xié)議25-26
• 2.2.2 ISO15693通信協(xié)議26-32
• 2.2.3 SPI通信基礎(chǔ)32-34
• 2.2.4 UART通信基礎(chǔ)34-35
• 2.3 系統(tǒng)的軟件和硬件基礎(chǔ)35-39
• 2.3.1 系統(tǒng)實現(xiàn)的軟件基礎(chǔ)35-37
• 2.3.2 系統(tǒng)實現(xiàn)的硬件基礎(chǔ)37-39
• 2.4 本章小結(jié)39-40
• 第三章 信號解調(diào)電路的設(shè)計與實現(xiàn)40-56
• 3.1 信號解調(diào)電路的設(shè)計40-44
• 3.1.1 信號解調(diào)電路的功能40
• 3.1.2 輸入放大電路的設(shè)計40-41
• 3.1.3 時鐘產(chǎn)生電路41-42
• 3.1.4 包絡(luò)提取電路42-43
• 3.1.5 電壓比較電路43-44
• 3.2 AGC反饋回路的設(shè)計與實現(xiàn)44-53
• 3.2.2 AGC反饋回路對ADC的運用45-47
• 3.2.3 AGC反饋回路對數(shù)字電位器的運用47-49
• 3.2.4 AGC反饋回路的實現(xiàn)49-53
• 3.3 信號解調(diào)電路的實現(xiàn)53-54
• 3.4 本章小結(jié)54-56
• 第四章 數(shù)據(jù)解碼電路的設(shè)計與實現(xiàn)56-72
• 4.1 信號解碼電路的功能56
• 4.2 讀寫器發(fā)送數(shù)據(jù)的解碼電路設(shè)計56-61
• 4.2.1 窄脈沖濾除電路的設(shè)計56-57
• 4.2.2 開始與結(jié)束標(biāo)志檢測電路設(shè)計57-59
• 4.2.3 數(shù)據(jù)解碼電路的設(shè)計59-61
• 4.3 標(biāo)簽回復(fù)數(shù)據(jù)的解碼電路設(shè)計61-65
• 4.3.1 包絡(luò)提取電路61-62
• 4.3.2 開始結(jié)束標(biāo)志信號檢測電路62-63
• 4.3.3 數(shù)據(jù)解碼電路設(shè)計63-65
• 4.4 數(shù)字信號解碼電路的實現(xiàn)65-70
• 4.4.1 數(shù)據(jù)選擇與標(biāo)志位的添加65-66
• 4.4.2 UART接口模塊的設(shè)計66-68
• 4.4.3 信號解碼電路的實現(xiàn)68-70
• 4.5 本章小結(jié)70-72
• 第五章 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的實現(xiàn)與驗證72-84
• 5.1 NFC數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的實72-74
• 5.1.1 系統(tǒng)的硬件構(gòu)成72-73
• 5.1.2 系統(tǒng)的FPGA軟件模塊分布73-74
• 5.2 NFC數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的綜合與驗證74-82
• 5.2.1 綜合報告與性能分析74-76
• 5.2.2 信號解調(diào)電路的驗證76-77
• 5.2.3 數(shù)據(jù)解碼電路的驗證77-80
• 5.2.4 系統(tǒng)的驗證80-82
• 5.3 本章小結(jié)82-84
• 第六章 總結(jié)與展望84-86
• 參考文獻86-88
• 致謝88-90
• 作者簡介90-91

【參考文獻】

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本文編號：653359