基于MSP430和CC1100的有源RFID設(shè)計(jì)

　　射頻識(shí)別（Radio Frequency IdenTIficaTIon，RFID）技術(shù)是一種利用無(wú)線射頻通信實(shí)現(xiàn)的非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，與目前廣泛采用的條形碼技術(shù)相比，RFID具有容量大、識(shí)別距離遠(yuǎn)、穿透能力強(qiáng)、抗污性強(qiáng)等特點(diǎn)。RFID技術(shù)已經(jīng)發(fā)展得比較成熟并獲得了大規(guī)模商用。隨著RFID便攜式設(shè)備的提出，功耗就成為一個(gè)需要重點(diǎn)考慮的問(wèn)題。本文將具體闡述基于MSP430F2012和CC1100低功耗設(shè)計(jì)理念的雙向有源標(biāo)簽的軟硬件實(shí)現(xiàn)方法。

　　1. 低功耗設(shè)計(jì)

　　1.1 低功耗概述

　　功耗基本定義為能量消耗的速率，可分為瞬態(tài)功耗和平均功耗兩類(lèi)。兩者意義不同，有不同的應(yīng)用背景和優(yōu)化策略，通常被籠統(tǒng)地概括為低功耗設(shè)計(jì)。實(shí)際研究中可根據(jù)不同情況區(qū)分為：

　?。?）瞬態(tài)功耗優(yōu)化：目標(biāo)是降低峰值功耗，解決電路可靠性問(wèn)題。

　?。?）平均功耗優(yōu)化：目標(biāo)是降低給定時(shí)間內(nèi)的能量消耗，主要針對(duì)電池供電的便攜電子設(shè)備，以延長(zhǎng)電池壽命或減輕設(shè)備重量。

　　1.2 功耗的物理來(lái)源

　　芯片電路的功耗主要來(lái)自?xún)煞矫妫簞?dòng)態(tài)功耗和靜態(tài)功耗。動(dòng)態(tài)功耗主要是電容的充放電和短路電流。靜態(tài)功耗主要是漏電流，包括PN結(jié)反向電流和亞閾值電流，以及穿透電流。如果工作時(shí)序及軟件算法設(shè)計(jì)有缺陷，會(huì)降低系統(tǒng)工作效率、延長(zhǎng)工作時(shí)間，也會(huì)直接增加系統(tǒng)能量的消耗。

　　1.3 低功耗設(shè)計(jì)策略

　　算法級(jí)功耗優(yōu)化：在電路設(shè)計(jì)的開(kāi)始，就要進(jìn)行算法的選擇，應(yīng)該盡量選擇功耗效率高的算法。首先，從實(shí)現(xiàn)算法所需邏輯的大小來(lái)看，算法中操作的數(shù)目、所需要的帶寬、存儲(chǔ)操作、端口操作越少，此算法應(yīng)用到的電路功耗越低。在實(shí)際的設(shè)計(jì)中，需要按照應(yīng)用的要求進(jìn)行總體性能和功耗的均衡。同時(shí)，算法中需要的協(xié)處理必須考慮，算法所需的協(xié)處理越簡(jiǎn)單、協(xié)作模塊越少、實(shí)現(xiàn)算法所需要的功耗就越小。此外，算法中臨時(shí)變量少、臨時(shí)變量有效的時(shí)間短、循環(huán)的合理運(yùn)用都會(huì)降低算法所需的功耗。

　　系統(tǒng)級(jí)功耗設(shè)計(jì)與管理：系統(tǒng)級(jí)的功耗管理主要是動(dòng)態(tài)功耗管理。通常的做法是處于空閑狀態(tài)的時(shí)候，運(yùn)作于睡眠狀態(tài)，只有部分設(shè)備處于工作之中；當(dāng)產(chǎn)生一個(gè)中斷時(shí)，由這個(gè)中斷喚醒其它設(shè)備。實(shí)際上，這一部分需要硬件的支持，如：電源系統(tǒng)的低功耗技術(shù)；系統(tǒng)軟硬件的劃分，在于決定哪些功能模塊由軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)功耗較小，哪些功能模塊由硬件實(shí)現(xiàn)功耗較小；低功耗處理器的選擇。

　　2. 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　綜合考慮系統(tǒng)功耗來(lái)源與低功耗設(shè)計(jì)策略，硬件設(shè)計(jì)選擇具有低功耗特性的單片機(jī)及射頻收發(fā)芯片，并盡量簡(jiǎn)化電路減少功耗開(kāi)支。