低成本實(shí)現(xiàn)MCU非接觸式數(shù)據(jù)交互

摘要：近年來，電子技術(shù)、無線通信技術(shù)的蓬勃發(fā)展，出現(xiàn)了各種非接觸式無線數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)。技術(shù)的不斷推進(jìn)升級(jí)，使得人們對(duì)這些標(biāo)準(zhǔn)提出了更加嚴(yán)格的要求，一種低成本實(shí)現(xiàn)非接觸式無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g(shù)也由此應(yīng)運(yùn)而生。

目前最常見的無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)有Zig-Bee、藍(lán)牙以及Wi-Fi等，它們各有優(yōu)缺點(diǎn)和不同的應(yīng)用場(chǎng)合。是不是這些技術(shù)就能滿足所有產(chǎn)品需求呢？其實(shí)不然，只有適合自己的才是最好的。本文將介紹一種基于NFC的近距離非接觸式無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，它的傳輸距離是10-100mm，傳輸速率最高可達(dá)848kbps。對(duì)于對(duì)傳輸距離和傳輸速率沒有太高要求，但是對(duì)操作簡(jiǎn)捷快速性、多功能性以及成本控制要求較高的用戶來說，它似乎是同類產(chǎn)品中的最佳選擇。那么它是如何實(shí)現(xiàn)的呢？下面就跟著小編一起來認(rèn)識(shí)這個(gè)時(shí)代的新生兒吧。

一、認(rèn)識(shí)NFC通道芯片

NFC是一種新的近距離無線通信技術(shù)，使用一顆NFC芯片可以大大提高我們生活的便捷性。那么NFC通道芯片和NFC芯片有什么區(qū)別呢？眾所周知，NFC芯片具有讀卡器、卡模擬和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)三種工作模式。而NFC通道芯片就只有卡模擬和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)兩種工作模式，這也就體現(xiàn)了它在使用上的低成本特性。

1.芯片簡(jiǎn)介

FM11NC系列芯片是復(fù)旦微電子公司開發(fā)的符合ISO/IEC 14443-A協(xié)議的NFC通道芯片。如圖1所示，芯片有I2C和SPI兩種接口版本，可以完成I2C/SPI接口和NFC非接觸接口之間的數(shù)據(jù)交互。

FM11NC系列芯片可以為只有接觸接口的通用MCU提供一個(gè)非接觸的通信通道，使通用MCU可以和讀寫器進(jìn)行即時(shí)或非即時(shí)的數(shù)據(jù)交互。即時(shí)的數(shù)據(jù)交互通過芯片內(nèi)置的FIFO完成，非即時(shí)的數(shù)據(jù)交互通過芯片內(nèi)置的高可靠性EEPROM完成。

FM11NC系列芯片可提供非接觸場(chǎng)能量對(duì)外供電，VOUT引腳可配置最大輸出電壓3.3V，最大輸出電流5mA,配合低功耗MCU，可應(yīng)用一些便攜式NFC應(yīng)用。

圖1芯片引腳接口

2.芯片特點(diǎn)

以FM11NC08為例，其主要具有以下特點(diǎn)：

l通信協(xié)議：ISO/IEC 14443-A；

l工作頻率：13.56MHz；

l內(nèi)置8kbit EEPROM(用戶區(qū)7200bit，F(xiàn)M11NC00系列芯片不帶EEPROM)；

l三種通道工作模式可以選擇：ISO14443-3模式、ISO14443-4模式、AFE透明傳輸模式；

l非接觸端具有防沖突功能；

l非接觸數(shù)據(jù)傳輸速率：106kbps、212kbps、424kbps、848kbps；

l非接觸端采用16bit CRC保證數(shù)據(jù)完整性；

l非接觸端7字節(jié)UID，兩重防沖突；

lSPI最大時(shí)鐘頻率：10Mbps；

lI2C最大時(shí)鐘頻率：1Mbps；

l雙界面共享32字節(jié)數(shù)據(jù)緩存FIFO；

l場(chǎng)能量對(duì)外供電功能，輸出電壓和電流可配置。

二、建立數(shù)據(jù)交互通道

如圖2所示，MCU只需要提供一個(gè)SPI/I2C接口即可訪問NFC通道芯片的EEPROM和FIFO，以建立與NFC設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的通道，使用簡(jiǎn)單且數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠。在整個(gè)通訊過程中使用被動(dòng)通訊模式，由發(fā)起端也就是NFC設(shè)備負(fù)責(zé)產(chǎn)生RF場(chǎng)，而目標(biāo)端在負(fù)載調(diào)制方式下響應(yīng)發(fā)起端的命令。

ZLG立功科技基于此開發(fā)了全套FM11NC系列芯片的驅(qū)動(dòng)包，編寫了詳細(xì)的操作說明手冊(cè)，方便客戶快速上手使用。該驅(qū)動(dòng)包提供以下幾個(gè)功能：

l芯片EEPROM訪問接口函數(shù)；

l芯片寄存器訪問接口函數(shù)；

l芯片F(xiàn)IFO操作函數(shù)；

l芯片和NFC主設(shè)備數(shù)據(jù)收發(fā)函數(shù)。

圖2NFC通道芯片應(yīng)用圖

使用NFC通道芯片實(shí)現(xiàn)MCU非接觸式數(shù)據(jù)交互不僅使用簡(jiǎn)單，操作也極為方便快捷。設(shè)備之間無需進(jìn)行配對(duì)連接等操作，只需要將兩個(gè)設(shè)備輕輕一靠即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。

NFC通道芯片的多功能特性決定了其在多領(lǐng)域的應(yīng)用。它不僅可以為外部MCU供電，而且它的卡模擬工作模式可應(yīng)用于門禁控制、交通關(guān)卡等方面；點(diǎn)對(duì)點(diǎn)工作模式可應(yīng)用與設(shè)備固件升級(jí)、藍(lán)牙和Wi-Fi匹配、智能家居等場(chǎng)景。

審核編輯：湯梓紅