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NFC的架構(gòu)與規(guī)范

2011年04月22日 12:01 電子發(fā)燒友 作者:Spring 用戶評(píng)論(0
關(guān)鍵字:nfc(177970)

  近年來由于手機(jī)的功能與普及度快速的成長,使早期的電子錢包有了推廣的機(jī)會(huì)點(diǎn)。NFC的演進(jìn)取自于RFID的特定頻段,由于手機(jī)的市場應(yīng)用使的NFC可在較快的時(shí)間點(diǎn)取得標(biāo)準(zhǔn)接口與平臺(tái),本文將針對(duì)NFC的架構(gòu)與規(guī)范做討論。

  NFC應(yīng)用

  電子付費(fèi)系統(tǒng)中,目前應(yīng)用于手機(jī)系統(tǒng)上最完整的解決方案是以NFC(near field communication)為主,市場上也已經(jīng)有相關(guān)產(chǎn)品流通著,如NOKIA3220、Samsung SGH-X700、VISA WAVE及臺(tái)北捷運(yùn)優(yōu)游卡等,皆是兼容于NFC系統(tǒng)。除了個(gè)人識(shí)別與電子付費(fèi)系統(tǒng)外,NFC也在數(shù)據(jù)傳輸與交換上有了一些吸引人的功能,例如:電子海報(bào)的數(shù)據(jù)下載(包括入場卷、會(huì)展信息)。此外,NFC還可以作為藍(lán)牙設(shè)備配對(duì)及輸入密碼的簡化功能,若是使用者具有負(fù)載NFC的藍(lán)牙設(shè)備,即可將NFC分別靠近兩組具有NFC的藍(lán)牙設(shè)備,如此即可不需要透過藍(lán)牙搜尋及輸入密碼的配對(duì)過程即可快速連結(jié)。目前韓國、中國及歐美已經(jīng)在電信業(yè)者、芯片商與手機(jī)制造商的合作下于公交付費(fèi)系統(tǒng)中進(jìn)行多次的驗(yàn)證,預(yù)期NFC將有快速的成長。

  NFC架構(gòu)

  NFC的操作頻率為13.56MHz,而操作距離約為10cm之內(nèi);而NFC的規(guī)范制定取至于RFID 13.56MHz的頻段,早期運(yùn)用此頻段包括Philips MiFARE(ISO 1443A)、ISO 1443B、ISO15693、ISO18000-3及Sony Felica。由于非接觸卡應(yīng)用于個(gè)人數(shù)據(jù)識(shí)別或電子付費(fèi)系統(tǒng)中強(qiáng)調(diào)于安全機(jī)制,而近乎于貼近卡片閱讀器系統(tǒng)的近場通信及是將13.56MHz中短距系統(tǒng)的部分加以整合,所以最后市場上所見的即為Philips MiFARE(ISO 1443A)及Sony Felica,早期這兩家系統(tǒng)各自發(fā)展互不兼容,直到近年才將兩種規(guī)格合并并制定了NFC規(guī)范ECMA340/ISO18092(NFCIP1,NFC Interface and protocol 1)。此規(guī)范相容于現(xiàn)有Philips MiFARE(ISO 1443A)及Sony Felica。

  NFC工作頻率為13.56MHz、ASK調(diào)變,傳輸速率可分為106kbps/212kbps/424kbps三種,通信模式可分為主動(dòng)模式與被動(dòng)模式,主動(dòng)模式是指發(fā)起設(shè)備(initiator)與目標(biāo)設(shè)備(target)皆可自身電源供應(yīng)產(chǎn)生RF field,而被動(dòng)模式下則是發(fā)起設(shè)備自身供應(yīng)電源產(chǎn)生RF field;而目標(biāo)設(shè)備則利用全波整流線路將發(fā)起端的RF field之能量轉(zhuǎn)換為DC來供應(yīng)自己的電源。值得一提的是,在被動(dòng)模式下為了要滿足省電的要求所以采用了負(fù)載調(diào)變(Load modulation)的方式,此調(diào)變方式可以達(dá)到省電的效果。

  在使用上因?yàn)镹FC的使用通常會(huì)遇到使用尖峰時(shí)期,會(huì)了避免不同的發(fā)起端或目標(biāo)端同時(shí)溝通造成數(shù)據(jù)鏈路錯(cuò)誤,所以NFC采用了一種機(jī)制listen before talk。此機(jī)制會(huì)讓當(dāng)發(fā)起端設(shè)備要發(fā)出詢問信號(hào)前,先偵測外界磁場強(qiáng)度來判斷是否有其它的設(shè)備正在溝通中,這種機(jī)制的實(shí)現(xiàn)稱為RF Collision Avoidance (RFCA),其動(dòng)作行為是在每次發(fā)起端發(fā)出詢問信號(hào)時(shí)會(huì)偵測外界磁場,當(dāng)磁場強(qiáng)度超過門坎強(qiáng)度時(shí)(Hthreshold=0.1875A/m)則會(huì)停止詢問,直至外界強(qiáng)度降至門坎值以下。若是低于臨界值才會(huì)開始發(fā)出詢問指令,偵測的時(shí)間為TIDT+nTRFW,n為0~3的機(jī)率取樣:TRFW=512/fc(RF waiting time),TIDT>4096/fc(initial delay time)。當(dāng)發(fā)起設(shè)備在TIDT+nTRFW內(nèi)沒有偵測到超過門坎強(qiáng)度的磁場,則會(huì)先發(fā)射TIRFG的未調(diào)變RF field之后再發(fā)出詢問信號(hào),其中TIRFG必須大于5ms。

  NFC規(guī)范調(diào)變

  在此將針對(duì)NFC RF interface做敘述,首先要先介紹EMCA340與EMCA356兩種標(biāo)準(zhǔn),EMCA340中敘述NFC相關(guān)協(xié)議,這里先引入數(shù)據(jù)封標(biāo)作討論,NFC數(shù)據(jù)分包分為兩種類型,一為106kpbs、一為212/424kbps。

  由于NFC 106kbps為100% ASK調(diào)變,所以對(duì)整個(gè)High/Low信號(hào)的封包結(jié)構(gòu)都有相當(dāng)詳細(xì)的定義。其中幾個(gè)參數(shù)包括從100%下降到5% Am時(shí)間(t1)、5% Am持續(xù)時(shí)間(t2)、Am由5%上升至60%時(shí)間(t4)即overshoot 的范圍。而212/424kbps則是8%~30%的調(diào)變率。

  RF測試kit

  1. Calibration coil:coil的功能在于驗(yàn)證測試過程中,待測物所發(fā)射出的信號(hào)是否為正確的強(qiáng)度與調(diào)變。此Coil為一簡單的天線架構(gòu),當(dāng)然EMCA也詳細(xì)的規(guī)定了所有的尺寸,由此coil所測出的值為0.32V (RMS)=1A/m(磁場強(qiáng)度)。

  2. Field Generating Antenna:kit用于磁場的發(fā)射,圖中還包含了一組天線匹配線路。

  3. Sense coil:sense coil用于量測待測物的磁場強(qiáng)度與調(diào)變。

  4. Reference device:reference device用于測試DUT的標(biāo)準(zhǔn)件。

  

    本文導(dǎo)航

    • 第 1 頁:NFC的架構(gòu)與規(guī)范
    • 第 2 頁:RF測試程序

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