NFC 学习总结
1.NFC 的基本概念
NFC 是 Near FieldCommunication 的缩写,即距离无线通信技术。由飞利浦公司和索尼公司共同开发的NFC 是一种非接触式识别和互联技术,具有低成本、方便易用和更富直观性特点,可在移动设备、消费电子类产品、PC 和智能控件工具间进行近距离无线通信。NFC 提供了一种简单、触控式的解决方案,可以让消费更简单直观的交换信息、访问与服务。
2.NFC 产品&功能
(1)NXP NFC 现阶段主要产品结构
①PN65T=PN547+SmartMX (SE)
②PN66T=PN548+ SmartMX (SE)
(2)NFC 的三种工作模式
①卡模拟(通讯协议:ISO/IEC 14443(A&B)),MIFARE,TYPE B),大多数用于刷卡支付。
ISO/IEC14443规定了邻近卡(PICC)的物理特性;需要供给能量的场的性质与特征,以及邻近耦合设备(PCDs)和邻近卡(PICCs)之间的双向通信;卡(PICCs)进入邻近耦合设备(PCDs)时的轮寻,通信初始化阶段的字符格式,帧结构,时序信息;非接触的半双功的块传输协议并定义了激活和停止协议的步骤。传输协议同时适用于TYPE A 和 TYPE B。
②点对点,当双方需要交换数据信息时会用到,如名片交换,照片共享等。
③读卡器(TYPE A&B,Felica,NFC Forum tags),可用于信息查询,如智能海报。
(3)NFC 与 SE
①SE 在 SD 卡上,这种方案一般由银联来主导,SD 卡也是银联固定发布的 SD 卡。
②SE 在 SIM 卡上,这种方案一般由移动来主导。
③SE 在 NFC 芯片里面,这种方式应用场景比较多。
3.NFC 电源
(1)NFC 三种电源模式
Full power mode:phone switched ON
Low Power mode:phone switched OFF or LowVBAT
Power BY The Field:VBAT critical butexternal RF field presence
(2)NFC 供电系统
(3)NFC 射频感应取电框图
4.NFC 设计要点
(1)NFC 主机接口选择
(2)NFC 的关键信号(IIC)
I2C(SDA、SCL)
IRQ ----- GPIO interrupt signal
VEN ----- GPIO enable signal
GPIO4 ----- GPIO FW download
SWP -----NFC <-----> SE
(3)PN547comparison with PN544
a.PN547 ——32-bits Cortex M0ARM core
PN544 ——8-bits 8051 CPU
b.PN547 Support frequencies:
— 13MHz19.2MHz 24MHz 26MHz 38.4MH 52MHz
PN544 Support frequencies:
— 13MHZ19.2MHZ 26MHZ 38.4MHZ
Ifuse crystal,must 27.12MHz
5.NFC LAYOUT 介绍
(1)NFC LAYOUT 注意事项:
a. RF(TX,ANT,PF) 部分走线对称,注意保护,走线尽量短。
b. 时钟线尽量短,保护好。
c. 各种去耦电容靠近相应管脚摆放。
d. SWP 线要保护好,走线长度不要超过 20cm。
PN548 通过 SWP1 接口与 UICC(支持 NFC 的 SIM 卡) 进行通信;
通过 SWP2 接口与 SE 进行通信。
UICC和 eSE 是两种不同的加密方式,前者是利用支持 NFC 的SIM 卡进行加密,后者是通过内置的 eSE 模块进行加密。
(2)RF 布局关键点
(3)NFC 参考布局
6.NFC RF 介绍
(1)NFC RF 结构图
(2)Optimum antenna characteristics
(3)天线调试步骤
①测量天线:测出天线 Q 值,目标值 30,从而算出 Rq。
②计算匹配:将 Rq 当做天线的一部分,算出 C2a 和 C2b。
③实测:
a. 修改 C1 和 C2 将天线频率调到 13.56±2%,阻抗调试到 70欧±10%。
b. 调试卡模拟的谐振频点在14.5±7MHz 之间;注意保持 C2=C2a+C2b 不变。
c. 测量 Vrxmax 的值,不能超过 1.65V,可以通过 RX 调节。
7.WPI ATU NFC 测试
(1)NFC 与 SE
这里重点讨论 NFC 在手机上的运用 ,及过认证机构和测试方法,测试项,现在的方案有三种(通过 SE 放在不同地方来划分),三种方案由于主导方不同,测试机构和测试标准都不一样。
a. SE 在 SD 卡上,这种方案一般由银联主导,SD 卡也是银联固定发布的 SD 卡,需要过的认证即:银行卡系统对 NFC 的测试标准,测试地点:北京的银行卡测试中心。
b. SE 在 SIM 卡上,这种方案一般由移动主导,测试标准由移动规定,测试地点:移动相应的实验室。
c. SE 在 NFC 芯片里面,这种的用途就比较多了,这种设计一般根据需求有不同的认证标准。
d. NFC 还有一些认证标准:如一般欧洲的 NFC 产品需要过万事达的认证(一般这种用 PN65N/0 来做设计)。
(2)NFC 认证标准
目前国际上有 3 种 NFC 认证标准:
a.EMVCO b.ISO c.NFC Forum
(3)NFC 认证标准详细介绍
a.EMVCO
Master Card/Visa 认证,一般出口欧美的NFC 产品都需要做该方面的认证,参考标准:可以参考附件PN65O_MC_Certification_eSE_Handset_J5C145_M63_EEPROM 这份文档。
测试分为两部分:Level11 和 Level12。
Level11 包含数字和模拟部分的测试。
Level12 包含 Performance,Integration,Combination,Application等测试,下面附上相应的测试设备和测试环境。
b.ISO 认证
目前所知的中国移动的 NFC 测试是基于这个标准的,只是中国移动的要求更严格,中国移动的认证天线至少要做到 40mmx50mm 以上才能过测试。
测试标准:ISO 相关标准。
测试地点:NXP 实验室可以做一些测试项,全套测试中国移动相应的实验室可以测试。
银联的银行卡认证也是基于 ISO 标准的。
测试标准:详见 “ SWP-NFC手机通讯测试参数列表v1.0” 和“ 04.SWP-NFC手机通讯测试项目”这两份文档
测试地点:北京银行卡测试中心。
下面附上 ISO 的测试框图和环境。
c.NFC Forum
即 NFC 联盟。
测试标准:NFC Forumwavel。
测试地点:NFC Forum 指定实验室。
(4)NFC 测试前需要注意哪些事项
a.NFC 测试前首先需要确认软件已经测试 OK,NFC 的打开和关闭都是 OK 的,天线要装备 OK,简单的刷卡测试是很有必要的,一遍确定 NFC 的读卡和卡模拟功能是OK 的。
b.需要过中国移动的项目我们可以在测试前作简单的寻卡测试,自己买一个读卡器,重复不同的卡操作 100 次以上没有问题。
c.相应的 Firmware需要升级到测试需要的最新版本。
NFC 硬件部分重点项-天线
需要过 NFC 认证的天线的匹配必须调整到最佳状态,包括 TX 和 RX。详细可见天线调试总结。