一种最新NFC近场通信技术方案

一、NFC近场通信技术方案

NFC（Near Field Communication）是一种采用 13.56MHz 频带的近距离无线通信技术。结合了感应式读卡器、感应式卡片和点对点功能。虽然通信距离仅为 10cm 左右，不过和非接触式 IC 卡技术一样，“只需碰一下”，便可在不同的电子产品间交换数据。

与非接触式 IC 卡不同之处在于 NFC 可进行双向通信。只要是支持 NFC 的产品和 IC 卡，就可以读出或写入数据。还可在手机等便携产品间进行通信。数据传输速度不高，有 106Kbit/秒、212Kbit/秒、424Kbit/秒以及 848Kbit/秒四种速度可供选择。


NFC 三种工作模式

1.  NXP 方案框图
2.  NFC 芯片特点

2.1 NXP  NFC 芯片 PN544/PN65O

完全兼容通过单线协议（SWP）连接 SIM 卡和主机控制器界面（HCI）的 NFC 规范，NXP 与 SIM 卡领先 SIM 卡制造商密切合作，确保包括 MIFARE 技术在内的 SWP 接口的互通。NFC 控制器具回溯兼容性，能与世界各地现有用于支付和票务之非接触式在基础架构上的互通性。PN544 支持用以确保 NFC 交易安全性的三种主要架构：位于 SMI 卡（UICC）中的安全模块架构、位于 uSD（TI 卡）中的安全模块架构，PN65O 即 pin to pin 兼容 PN544，加上 NXP Smart MX 安全模块，可以嵌入于手机内。

2.2 NXP 新一代 NFC 解决方案 PN547/ PN548/PN65T

与 PN544 相比，其射频范围提高一倍，无线数据吞吐量提高 5 倍，封装尺寸与能耗量均减少一半。PN547 的全球互操作性极强，可兼容所有非接触式读卡器和 NFC 标签。此外，NXP 新一代移动支付解决方案可支持各类应用场景，不但与 MIFARE 家族技术全兼容（Classic 1K、Classic 4K、DESFire、DESFire、Plus），还可实现手持移动 POS 机和移动票务等 NFC 扩展应用。PN547 支持多种安全元件接口，使移动网络运营商和 OEM 厂商再选择安全元件方面更具灵活性。PN65T 即 pin to pin 兼容 PN547，内建 SE 的解决方案。PN548 采用 ARM Cortex-M0，拥有高度集成的解调器和解码器，同时集成 RF 水平检测，比 PN547 可支持的天线尺寸更小。

2.3 TI 完全集成的多协议 13.56MHz RFID/NFC 收发器 IC TRF7970A

支持近场通信 (NFC) 标准 NFCIP-1 (ISO/IEC 18092) 和 NFCIP-2 (ISO/IEC 21481)
   
针对 ISO15693，ISO18000-3，ISO14443A/B，和 Felica 的完全集成协议处理
   
针对所有三位速率 (106kbps，212kbps，424kbps) 和卡仿真的集成编码器、解码器、和数据组帧 NFC 发送方、有源和无源目标方操作
   
针对 NFC 无源应答机仿真操作的带有可编程唤醒电平的 RF 场检测器
   
针对 NFC 物理层冲突避免的 RF 场。
   
针对 ISO14443A 防冲突（不完整字节）操作的集成状态机（应答机模拟或者 NFC 无源目标方）
   
输入电压范围：2.7VDC 至 5.5VDC
   
可编程输出功率：+20dBm (100mW)，+23dBm (200mW)
   
从 1.8VDC 至 5.5 VDC 的可编程 I/O 电压电平
   
来自 13.56MHz 或者 27.12MHz 晶振或者振荡器的可编程系统时钟频率输出 (RF，RF/2，RF/4)
   
针对其它系统组件（微控制器 (MCU)、外设、指示器）的集成电压稳压器输出，20mA （最大值）
   
可编程调制深度
   
具有针对“读取漏洞”消除和邻近读取器系统或者周围环境频带内噪声检测的接收信号强度指示器 (RSSI) 的双接收器架构
   
针对超低功耗系统设计的可编程功率模式（断电时 < 1µA）
   
并行或者串行外设 (SPI) 接口（带有 128 字节 FIFO）
   
温度范围：-40°C 至 110°C
   
32 引脚四方扁平无引线 (QFN) 封装 (5mm x 5mm)

2.4 Toshiba T6NE2

CPU: ARM® Cortex®-M0
   
Max Operation Frequency: 27MHz
   
Communication I/F:
       
  RF: ISO14443 TypeA/B, ISO18092 TypeF, ISO15693 (R/W mode only)
       
  Host I/F: SPI I2C UART (option)
       
  SE IF: 3×SWP UART SPI (select 3 interfaces)
   
Supply Voltage: 2.5V～3.3V (3 mixed power supply voltage)
   
Package: BGA64 (4.5mm × 4.5mm, t0.85mm, 0.5mm pitch)

3.  NFC 方案照片

① NXP PN544/PN65O EVM


② NXP PN547/PN65T EVM


③ TI TRF7970A EVM


④ Toshiba T6NE2


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