射頻識別（Radio Frequency IdenTIficaTIon，RFID）技術是一種利用無線射頻通信實現(xiàn)的非接觸式自動識別技術，與目前廣泛采用的條形碼技術相比，RFID具有容量大、識別距離遠、穿透能力強、抗污性強等特點。RFID技術已經(jīng)發(fā)展得比較成熟并獲得了大規(guī)模商用。隨著RFID便攜式設備的提出，功耗就成為一個需要重點考慮的問題。本文將具體闡述基于MSP430F2012和CC1100低功耗設計理念的雙向有源標簽的軟硬件實現(xiàn)方法。
1. 低功耗設計
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。兩者意義不同，有不同的應用背景和優(yōu)化策略，通常被籠統(tǒng)地概括為低功耗設計。實際研究中可根據(jù)不同情況區(qū)分為：
（1）瞬態(tài)功耗優(yōu)化：目標是降低峰值功耗，解決電路可靠性問題。
?。?）平均功耗優(yōu)化：目標是降低給定時間內(nèi)的能量消耗，主要針對電池供電的便攜電子設備，以延長電池壽命或減輕設備重量。
1.2 功耗的物理來源
芯片電路的功耗主要來自兩方面：動態(tài)功耗和靜態(tài)功耗。動態(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。如果工作時序及軟件算法設計有缺陷，會降低系統(tǒng)工作效率、延長工作時間，也會直接增加系統(tǒng)能量的消耗。
1.3 低功耗設計策略
算法級功耗優(yōu)化：在電路設計的開始，就要進行算法的選擇，應該盡量選擇功耗效率高的算法。首先，從實現(xiàn)算法所需邏輯的大小來看，算法中操作的數(shù)目、所需要的帶寬、存儲操作、端口操作越少，此算法應用到的電路功耗越低。在實際的設計中，需要按照應用的要求進行總體性能和功耗的均衡。同時，算法中需要的協(xié)處理必須考慮，算法所需的協(xié)處理越簡單、協(xié)作模塊越少、實現(xiàn)算法所需要的功耗就越小。此外，算法中臨時變量少、臨時變量有效的時間短、循環(huán)的合理運用都會降低算法所需的功耗。
系統(tǒng)級功耗設計與管理：系統(tǒng)級的功耗管理主要是動態(tài)功耗管理。通常的做法是處于空閑狀態(tài)的時候，運作于睡眠狀態(tài)，只有部分設備處于工作之中；當產(chǎn)生一個中斷時，由這個中斷喚醒其它設備。實際上，這一部分需要硬件的支持，如：電源系統(tǒng)的低功耗技術；系統(tǒng)軟硬件的劃分，在于決定哪些功能模塊由軟件來實現(xiàn)功耗較小，哪些功能模塊由硬件實現(xiàn)功耗較小；低功耗處理器的選擇。
2. 系統(tǒng)硬件設計
綜合考慮系統(tǒng)功耗來源與低功耗設計策略，硬件設計選擇具有低功耗特性的單片機及射頻收發(fā)芯片，并盡量簡化電路減少功耗開支。
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