用于訪(fǎng)問(wèn)控制的近場(chǎng)通信 (NFC)與射頻識(shí)別 (RFID)

RFID卡片或徽章通常用來(lái)實(shí)現(xiàn)非接觸式訪(fǎng)問(wèn)控制。這在寫(xiě)字樓中很常見(jiàn)，主要用于提供樓宇門(mén)禁功能，并且限制對(duì)特定區(qū)域的訪(fǎng)問(wèn)。與13.56MHz RFID一樣，近場(chǎng)通信 (NFC) 采用同樣的ISO和IEC標(biāo)準(zhǔn)與協(xié)議，應(yīng)用于很多智能手機(jī)中。這些設(shè)備可在住宅中實(shí)現(xiàn)全新的訪(fǎng)問(wèn)控制應(yīng)用，并實(shí)現(xiàn)應(yīng)用與電話(huà)及支持RFIC的徽章或卡片之間的通信。在設(shè)計(jì)此類(lèi)訪(fǎng)問(wèn)控制系統(tǒng)時(shí)，其中需要考慮的一個(gè)主要因素就是低功耗。

NFC/RFID徽章或卡片并非由電池功能，而是通過(guò)與讀卡器設(shè)備磁場(chǎng)的電感耦合來(lái)接收電能。隨后，NFC/RFID讀取器或?qū)懭肫骼谜{(diào)制來(lái)發(fā)出一條指令，RFID卡片將通過(guò)對(duì)讀取器提供的磁場(chǎng)進(jìn)行負(fù)載調(diào)制來(lái)響應(yīng)這條指令。在這個(gè)過(guò)程中，所有的通信必須由讀取器設(shè)備發(fā)起，而非徽章或卡片。為了使訪(fǎng)問(wèn)控制系統(tǒng)能夠隨時(shí)讀取靠近的卡片，它必須在磁場(chǎng)打開(kāi)的位置上進(jìn)入輪詢(xún)循環(huán)，當(dāng)一個(gè)指令被發(fā)出后，需要等待響應(yīng)，以確定卡片是否在范圍內(nèi)。這個(gè)機(jī)制的問(wèn)題在于，當(dāng)磁場(chǎng)接通時(shí)，收發(fā)器的流耗最高，并且在等待卡片響應(yīng)時(shí)，磁場(chǎng)必須在絕大多數(shù)時(shí)間內(nèi)保持連通狀態(tài)，而卡片99%時(shí)間是不在磁場(chǎng)范圍內(nèi)的。

為了實(shí)現(xiàn)超低功耗以及“隨時(shí)可用”的用戶(hù)體驗(yàn)，開(kāi)發(fā)人員必須執(zhí)行一項(xiàng)徽章“嗅探”技術(shù)，這個(gè)技術(shù)不用經(jīng)歷整個(gè)發(fā)送指令和等待響應(yīng)的過(guò)程。傳統(tǒng)上，減少功耗的方法包括使用機(jī)械或光開(kāi)關(guān)、共振器、RSSI（接收信號(hào)強(qiáng)度指示器）或電容式臨近傳感器。TI已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一款超低功耗的方法，即在RF發(fā)射器信號(hào)接通后的極短突發(fā)時(shí)間（大約20uS）內(nèi)，使用一個(gè)比較器來(lái)測(cè)量這個(gè)信號(hào)的衰減時(shí)間。當(dāng)發(fā)射器處于關(guān)閉狀態(tài)并且卡片在天線(xiàn)的范圍內(nèi)時(shí)，讀取器天線(xiàn)與卡片之間將會(huì)有一些耦合，而這將改變衰減時(shí)間并且觸發(fā)系統(tǒng)喚醒，之后卡片的存儲(chǔ)器即可被認(rèn)證，并提供訪(fǎng)問(wèn)權(quán)限。

超低功耗卡片“嗅探”電路所需組件，以及信號(hào)分析圖如下方所示（相關(guān)組件用藍(lán)色表示）。來(lái)自天線(xiàn)的信號(hào)經(jīng)肖特基二極管整流，然后用于供給CA1比較器輸入，而衰減時(shí)間將在此處被測(cè)量，以確定卡片是否出現(xiàn)。

通過(guò)使用這個(gè)輪詢(xún)頻率為每秒三次的卡片嗅探技術(shù)，平均電流下降到僅為31uA，這個(gè)結(jié)果幾乎讓人難以置信，這也使得它成為電池供電應(yīng)用的理想選擇。如需獲取與MSP430 微控制器和TRF79xxA 收發(fā)器源代碼等相關(guān)信息，敬請(qǐng)查看TI使用說(shuō)明書(shū)。