超高频射频识别(UHF RFID)技术因其自动化、远距离、大容量等特点,近年来得到学术界和工业界的广泛关注。其中单芯片UHF RFID读写器以其高集成度、低成本和易配置等特性逐渐成为市场热点,有逐步淘汰分立器件读写器的趋势,具有广阔的应用前景。本文基于ISO18000-6C协议,通过对RFID读写器系统的研究,提出了适用于单芯片读写器的片上系统(SoC)架构,对影响读写器识别性能的关键模块——数字接收机进行了重点研究,同时对系统中其它组成模块,如协议处理器、数字发射机等分别进行了讨论与分析,最终完成了读写器SoC数字系统的设计实现,成为读写器SoC的重要组成部分。单芯片读写器要求将组成读写器系统的多个模块有机的整合在一块芯片上完成数据通信、协议处理、信号处理、信息反馈等多种功能。本文提出的基于嵌入式处理器和专用协议处理器结合的片上系统方案,有效解决了传统方案中因时序要求严格对嵌入式处理器要求高的问题,实现了结构简单、配置方便、易于扩展的全集成单芯片读写器。单芯片读写器实现的另一大难点是如何在有限的资源消耗下完成高性能接收。本文针对射频识别系统中接收机输入信号的特点,对读写器接收机时钟同步器进行了研究与改进,采用优化结构的数字锁相环替代了传统的多路相关器,在更低的资源消耗下实现了接收性能的提升,并对接收信号的速率偏差具有更好的适应性。文中的单芯片读写器数字系统通过了功能仿真与FPGA平台验证,功能达到预期目标。读写器芯片由数字系统,模拟射频前端和信号转换模块组成,在SMIC0.13μm工艺上实现,其中数字系统部分版图大小为2.5mm*1.2mm,提取版图寄生参数后的仿真结果满足设计要求。