學(xué)技術(shù) | ST NFC近場通信晶片ST21NFCD在手機(jī)上的應(yīng)用

手機(jī)在當(dāng)今社會(huì)是每個(gè)人都離不開的，就如這三年來的疫情期間，手機(jī)刷碼也是我們的通行必需。手機(jī)除了掃碼，我們平時(shí)用得比較多的功能如公交刷卡、門禁卡、鑰匙、銀行卡，就用到了NFC近場通信功能，NFC的操作頻率為13.56MHz，而操作距離約為10cm之內(nèi)，目前市面上絕大多數(shù)的智能手機(jī)都已經(jīng)支持NFC功能，在人們的日常生活中得到了廣泛的應(yīng)用。幾曾何時(shí)NFC是手機(jī)廠家的旗艦手機(jī)才有的功能，而現(xiàn)在基本是每款智能手機(jī)的標(biāo)配。

針對(duì)智能手機(jī)、手表的NFC應(yīng)用，ST意法半導(dǎo)體推出了一顆新的通用NFC控制器芯片ST21NFCD，在手機(jī)等移動(dòng)支付的產(chǎn)品中，ST是全球僅有的兩家提供完整且經(jīng)過認(rèn)證的移動(dòng)支付解決方案的公司之一，ST21NFCD是一款自帶ARM Cortex-M3 微控制器NFC通信芯片，專為集成在移動(dòng)設(shè)備和 NFC 兼容產(chǎn)品而設(shè)計(jì)。

它包括三種操作模式中的 NFC 功能：卡模擬、讀寫器和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信。ST 提供了一個(gè)強(qiáng)大且具有成本效益的平臺(tái)，并提供硬件和軟件支持。該平臺(tái)的核心是 ST 的 NFC 一體化解決方案，在一些主流的手機(jī)平臺(tái)方案中，如MTK等平臺(tái)，在設(shè)計(jì)、測試、認(rèn)證方面都已經(jīng)是成熟的方案。ST21NFCD自帶MCU可以更好地管理信號(hào)和功耗，以提供增強(qiáng)的有源負(fù)載調(diào)制，這項(xiàng)技術(shù)負(fù)責(zé)確保極小的 NFC 天線可以向閱讀器發(fā)送信號(hào)，即使它被困在電池和金屬外殼旁邊。例如，智能手機(jī)或手表。ST21NFCD疊加eSE、eSIM等模塊，可以組成系統(tǒng)級(jí)封裝 （SiP），具有更低的功耗或更快的性能，客戶提供更全面的體驗(yàn)。

ST21NFCD芯片具有主動(dòng)負(fù)載調(diào)變，此項(xiàng)技術(shù)可確保數(shù)據(jù)交易處理更為快捷、順暢，且傳輸距離更遠(yuǎn)，讓行動(dòng)和穿戴式設(shè)備以及物聯(lián)網(wǎng)裝置具有更好的使用體驗(yàn)。芯片支持卡模擬、讀寫器和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信模式，同時(shí)內(nèi)嵌快閃記憶體，支持軟件升級(jí)。ST21NFCD支持NFC Forum的NCI2.0技術(shù)規(guī)范，該標(biāo)準(zhǔn)化簡化了NFC標(biāo)簽軟件開發(fā)，支持資料批次處理和自動(dòng)交換，可以減少內(nèi)存空間和提升速度。

該芯片符合NFC Forum type 1/2/3/4/5標(biāo)簽標(biāo)準(zhǔn)，ISO/IEC 18092 NFCIP、EMVCo支付標(biāo)準(zhǔn)，通過了全球認(rèn)證論壇GCF和PTCRB手機(jī)整合認(rèn)證，手機(jī)能夠讀取MIFARE Classic加密標(biāo)簽內(nèi)的資料。支持NFC Forum認(rèn)證CR12、CR13版本。

芯片內(nèi)部電源管理和電池電壓監(jiān)測功能有助最大限度降低NFC對(duì)手機(jī)等主機(jī)系統(tǒng)續(xù)航時(shí)間的影響，極高的射頻靈敏度讓設(shè)計(jì)人員靈活設(shè)計(jì)天線，可選擇用外部時(shí)鐘替換晶體。芯片具有的高輸出功率，DC/DC增強(qiáng)型電源開關(guān)系統(tǒng)，均有助于簡化設(shè)計(jì)和降低成本。

ST21NFCD主要硬件特性：

ARM Cortex-M3 微控制器

用于完整固件更新的 eFlash

增強(qiáng)的有源負(fù)載調(diào)制技術(shù)

高達(dá) 1.3 W 的增強(qiáng)型 TX 驅(qū)動(dòng)

兼容極小的或金屬框架天線

優(yōu)化的功耗模式

電池電壓監(jiān)控

系統(tǒng)時(shí)鐘

– FracN PLL 輸入范圍從 13 到 76.8 MHz

– 27.12 MHz 外部晶體振蕩器

集成 PMU

– 用于內(nèi)部電壓的 LDO

– 2 ? LDO 用于外部電壓

– 用于電源監(jiān)控的電壓檢測器

– 低功耗模式狀態(tài)機(jī)

通過通信接口、內(nèi)部定時(shí)器、GPIO、RF 場或標(biāo)簽檢測自動(dòng)喚醒

支持用于 TX 電源的外部 DC/DC 轉(zhuǎn)換器

射頻通訊

主動(dòng)和被動(dòng)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)

– ISO/IEC 18092 - NFCIP-1 發(fā)起者和目標(biāo)

被動(dòng)模式——讀取器/寫入器

– NFC 論壇類型 1/2/3/4/5 標(biāo)簽

– ISO/IEC 15693

– MIFARE Classic(a)(b)

– 薄膜（前科維奧）條碼

主動(dòng)模式 – 卡模擬

– ISO/IEC 14443 A 型和 B 型

– JIS X 6319 – 4

– MIFARE Classic(a)(b) 至 SWP-CLT

外部通訊接口

兩個(gè)高達(dá) 1.695 Mbit/s 的 SWP 主接口

I2C 從接口高達(dá) 3.4 MHz

從設(shè)備和主設(shè)備 SPI 接口（高達(dá) 13 MHz）

HSUART 接口高達(dá) 6 Mbit/s

安全功能

安全固件更新機(jī)制

電氣特性

支持 2.4 V 至 5 V 的電池電壓

I/O 專用電壓電平 (VPS_IO) 從 1.62 V 到 3.3 V

支持 UICC 的 B 類和 C 類操作條件

環(huán)境工作溫度 -25 至 + 85 °C

應(yīng)用

移動(dòng)設(shè)備

可穿戴設(shè)備

智能手表

安全連接的設(shè)備