需要NFC/RFID嗎？未來不再遙遠(yuǎn)(上)

摘要：本文給出了NFC技術(shù)給出常見的電路，展示OEM在便攜式電子產(chǎn)品中實(shí)現(xiàn)新型非接觸式NFC/RFID功能。利用電路，將NFC/RFID短距離無線技術(shù)增加到嵌入式電子平臺。

1 大多數(shù)設(shè)備還不支持NFC/RFID，立即行動吧!

　　近場通信(NFC)仍然處在炒作與權(quán)衡狀態(tài)嗎?顯然不是!該項(xiàng)技術(shù)之前僅僅被看作是新一代的條形碼，事實(shí)證明其實(shí)用性和可靠性要高得多。在許多消費(fèi)類和工業(yè)市場，需要NFC和射頻識別(RFID)功能。這些應(yīng)用不再局限于傳統(tǒng)的簡單、直觀、安全的非接觸式數(shù)據(jù)交換，兩個支持NFC/RFID的設(shè)備之間可以靈活地交換信息(電話號碼、照片、海報數(shù)據(jù)等)，您需要做的就是將其靠近在一起。NFC/RFID的主要概念和傳統(tǒng)應(yīng)用正伴隨著嶄新的，非傳統(tǒng)思維方式而發(fā)展。實(shí)際上，我們正處在一個創(chuàng)新的年代。

　　您可能時常聽到“NFC與傳統(tǒng)的RFID有何不同?”的問題，在物理層或RF層，差別確實(shí)不太大!NFC本質(zhì)上是RFID的一種進(jìn)化形式。實(shí)際上，NFC工作在RFID的13.56MHz頻段(HF)。行業(yè)聯(lián)盟NFC論壇1從RFID物理層協(xié)議開始，通過將幾個新層添加到協(xié)議棧對其進(jìn)行改進(jìn)。增加了NFC數(shù)據(jù)交換格式(NDEF)，以識別、封裝并在支持NFC的設(shè)備之間交換應(yīng)用數(shù)據(jù)。這種標(biāo)準(zhǔn)化的格式使得NFC/RFID成為一種應(yīng)用前途遠(yuǎn)大的新興無線通信技術(shù)，適應(yīng)將來的普適計算。

　　為涵蓋較寬的應(yīng)用，RFID和NFC在本文的隨后討論中可互換使用。我們將簡要介紹NFC/RFID技術(shù)，給出常見的電路模塊，OEM可用來在便攜式電子產(chǎn)品中實(shí)現(xiàn)新型非接觸式NFC/RFID功能。示例電路基于DeepCover? MAX66242雙接口安全無源標(biāo)簽。利用給出的電路，很容易將NFC/RFID短距離無線技術(shù)增加到嵌入式電子平臺。我們將結(jié)合幾種實(shí)際使用情況展開討論。

2 讀卡器和標(biāo)簽：NFC/RFID基礎(chǔ)

　　NFC/RFID是一種標(biāo)準(zhǔn)的近距離無線通信技術(shù)，支持彼此位置相對距離較近的手持或其它設(shè)備之間的通信。NFC/RFID工作距離為幾英寸到1米。該技術(shù)采用電感耦合，是通過兩個設(shè)備之間的公共磁場傳遞能量的過程。這一過程實(shí)際上與空心變壓器的工作原理相同，讀卡器天線線圈相當(dāng)于原邊，標(biāo)簽的天線線圈相當(dāng)于副邊。讀卡器利用電磁感應(yīng)產(chǎn)生標(biāo)簽?zāi)軌驒z測得到的無線電波。因此，當(dāng)標(biāo)簽靠近讀卡器時，讀卡器天線線圈產(chǎn)生的電波將耦合到標(biāo)簽天線線圈。在標(biāo)簽內(nèi)感應(yīng)產(chǎn)生電壓，然后對其進(jìn)行整流并為標(biāo)簽內(nèi)部電路供電。

　　圖1所示為讀卡器對電波進(jìn)行調(diào)制并與標(biāo)簽交換數(shù)據(jù)的方式。為了將數(shù)據(jù)從標(biāo)簽傳輸至讀卡器，標(biāo)簽電路改變其線圈負(fù)載(同時讀卡器的未調(diào)制載波保持打開);互耦使得讀卡器可檢測到這一變化。這種負(fù)載變化法稱為負(fù)載調(diào)制。NFC/RFID的工作載頻為13.56 MHz，屬于全球范圍內(nèi)無需許可的ISM頻段。關(guān)于該技術(shù)，有幾個已經(jīng)頒布的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，包括ISO/IEC 14443 Types A&B和ISO/IEC 15693^[2] 。

　　本例中，MAX66242為無源IC，無需外部電源即可工作的無源標(biāo)簽。實(shí)際上，無源標(biāo)簽從讀卡器的磁場獲得能量。使用這種NFC/RFID技術(shù)的典型應(yīng)用包括接入控制、智能海報、會員卡和優(yōu)惠券、移動支付(非接觸式信用卡)、票務(wù)和運(yùn)輸收費(fèi)。

3 工作原理——無源標(biāo)簽認(rèn)證器

　　設(shè)計者現(xiàn)在可利用便攜式電子產(chǎn)品收集、交換安全系統(tǒng)的配置/校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，即使便攜設(shè)備主電源斷電。圖1所示方案允許任何嵌入式電子產(chǎn)品通過無線方式與周圍任何設(shè)備進(jìn)行連接，并通過I²C接口與網(wǎng)絡(luò)連接。

　　幾種功能對于無線NFC/RFID應(yīng)用非常重要：集成到無源標(biāo)簽認(rèn)證器的高級安全性(圖2)、集成無線NFC/RFID接口和I2C接口、數(shù)據(jù)保護(hù)模式、高速數(shù)據(jù)傳輸、標(biāo)簽?zāi)芰渴占?MAX66242集成了SHA-256加密引擎，提供基于安全密鑰的對稱式質(zhì)詢-應(yīng)答安全認(rèn)證。是控制NFC/RFID讀卡器與那些設(shè)備通信，以及如何與MAX66242通信的最好途徑。32字節(jié)SRAM緩存器有利于通過I²C接口進(jìn)行高速數(shù)據(jù)傳輸。標(biāo)簽上的能量收集引腳VOUT使其利用天線從讀卡器的HF場收集能量。

　　由于采用SHA-256安全加密、高速數(shù)據(jù)傳輸以及能量收集——突出優(yōu)勢，對于希望將NFC/RFID嵌入式便攜系統(tǒng)用于開放式可擴(kuò)展平臺的OEM來說，該無源標(biāo)簽具有極大吸引力。