nfc簡介：nfc即近距離無線通訊技術(shù)。這個技術(shù)由非接觸式射頻識別(RFID)演變而來，由飛利浦半導體(現(xiàn)恩智浦半導體公司)、諾基亞和索尼共同研制開發(fā)，其基礎是RFID及互連技術(shù)。近場通信(NearFieldCommunicaTIon，NFC)是一種短距高頻的無線電技術(shù)，在13.56MHz頻率運行于10厘米距離內(nèi)。其傳輸速度有106Kbit/秒、212Kbit/秒或者424Kbit/秒三種。目前近場通信已通過成為ISO/IECIS18092國際標準、ECMA-340標準與ETSITS102190標準。NFC采用主動和被動兩種讀取模式。

NFC近場通信技術(shù)是由非接觸式射頻識別(RFID)及互聯(lián)互通技術(shù)整合演變而來，在單一芯片上結(jié)合感應式讀卡器、感應式卡片和點對點的功能，能在短距離內(nèi)與兼容設備進行識別和數(shù)據(jù)交換。工作頻率為13.56MHz，但是使用這種手機支付方案的用戶必須更換特制的手機。目前這項技術(shù)在日韓被廣泛應用，他們的手機可以用作機場登機驗證、大廈的門禁鑰匙、交通一卡通、信用卡、支付卡等。

在很多場合有線通信技術(shù)并不能滿足實際需要， 比如在野外惡劣環(huán)境中作業(yè)。使用無線射頻通信芯片構(gòu)建的通信模塊， 用單片機作為控制部件， 配合一定的外圍電路就能很好地進行兩地空間區(qū)域信號對接， 實現(xiàn)自由數(shù)據(jù)通信， 解決了無線通信的技術(shù)難題。并且其具有硬件構(gòu)造簡單、維護方便、通信速率高、性能穩(wěn)定等優(yōu)點， 能在電子通信業(yè)得到廣泛應用。

本文的控制部件選用AT 89C51 型單片機。由于這種芯片只有SPI 通信接口， 而目前常用的單片機都沒有這種接口， 因此需要對該芯片的通信時序進行模擬，所以在控制器里編程時要嚴格按照芯片工作時序進行。

NRF24L01 芯片構(gòu)成的通信模塊電路設計

NRF24L01 芯片通信模塊電路核心器件NRF24L01 配合網(wǎng)絡晶振、解耦電容、偏極電阻一起工作構(gòu)造穩(wěn)定射頻通信模塊。該芯片是貼片結(jié)構(gòu)， 模塊占用空間少， 如圖2 所示。

圖2由NRF24L01 芯片構(gòu)成的通信模塊電路圖。

電源電路設計

電源電路如圖3 所示， B1 是9 V 蓄電池或者鋰電池， 能夠反復充電。C1 ， C2 ， C3 ， C4 都是濾波電容， 起到一次與二次濾波作用。D1 ， D2 是穩(wěn)壓二極管， 使輸出端的電壓穩(wěn)定在理想的水平電壓。芯片7805 是三端穩(wěn)壓集成電路芯片， 具有正電壓輸出。其電路內(nèi)部還有過流、過熱及調(diào)整管等保護電路， 最終目的把9 V 電源轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定5 V 輸出， 為后續(xù)設備供電。

系統(tǒng)通信電路設計

系統(tǒng)通信電路如圖4 所示。本電路中應用單片機AT89C51作為控制芯片， 對NRF24L01 主通信模塊的接口時序模擬和對數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收進行處理。

圖3電源電路圖。

圖4系統(tǒng)通信電路圖。

與PC 機通訊電路設計

如果單片機通信電路與單片機通信電路通信， 則兩個硬件電路和圖4 相同， 只是在軟件設計時需在每個通信端設定不同的通信地址， 以辨認每個通信端口。若是單片機通信電路與PC 機或者具有COM 口的設備電路通信， 則需要一個轉(zhuǎn)接電路， 其硬件電路如圖5 所示。

圖5 SPI 接口與MAX232 通信硬件電路圖。

在圖5 所示的電路中， 單片機左側(cè)是一塊MAX232芯片， 其作用是將PC 機中的232 電平與單片機的T TL 電平匹配。最左側(cè)是9 芯母接頭， 在使用時可接在計算機COM 口上與計算機通信。單片機右側(cè)接一塊射頻通信模塊。由于此塊單片機同樣沒有SPI 接口， 所以需要用普通接口軟件模擬SPI 接口， 其編程要嚴格按SPI 端口的通信邏輯時序。

NFC(Near Field Communication)，即“近場通信”，也叫“近距離無線通信”，是一種短距離的高頻無線通信技術(shù)，是由非接觸式射頻識別(RFID)及互連互通技術(shù)整合演變而來的。使用了NFC技術(shù)的設備可以在彼此靠近的情況下進行數(shù)據(jù)交換，利用移動終端(例如手機)實現(xiàn)移動支付、電子票務、門禁、移動身份識別、防偽等應用。

2NFC的數(shù)據(jù)交換

NFC的設備可以在主動或被動模式下交換數(shù)據(jù)。發(fā)起NFC通信的一方稱為發(fā)起方，通信的接收方稱為目標方。主動通信是指通信的發(fā)起方和目標方在進行數(shù)據(jù)傳輸時，都需要產(chǎn)生自己的射頻場。當發(fā)起方發(fā)送數(shù)據(jù)時，它將產(chǎn)生自己的射頻場，而目標方關(guān)閉射頻場，并以偵聽模式接收發(fā)起方的數(shù)據(jù)。當發(fā)起方發(fā)送完數(shù)據(jù)后，將關(guān)閉自己的射頻場并處于偵聽模式，等待目標方發(fā)送數(shù)據(jù);目標方發(fā)送數(shù)據(jù)時，需要產(chǎn)生自己的射頻場來發(fā)送數(shù)據(jù)。

而在被動模式下，發(fā)起方在整個通信過程中提供射頻場。它可以選擇106kbps、212kbps或424kbps其中一種傳輸速度，將數(shù)據(jù)發(fā)送到目標方。目標方不必產(chǎn)生射頻場，而使用負載調(diào)制(load modulation)技術(shù)，即可以相同的速度將數(shù)據(jù)傳回發(fā)起方。

02 /NFC天線的ESD防護要求

NFC技術(shù)主要應用于輕薄小巧的攜帶式產(chǎn)品上，如手機、平板、手環(huán)等。其天線通常置于電池中，通過很小的觸點連接到NFC芯片。NFC設備接口的ESD靜電放電防護十分重要，因為ESD靜電放電會對NFC設備的正常運行產(chǎn)生影響，嚴重時甚至損壞設備。如電荷會在設備的金屬部件上積累，并在接口周圍產(chǎn)生電場，容易引起靜電放電。采用TVS/ESD二極管可以用來保護NFC設備接口免受靜電放電的威脅。

1.應用NFC技術(shù)的電子產(chǎn)品多為輕巧，易攜帶，所以ESD器件應該盡可能小，大多采用DFN0603-2L封裝(即英制0201封裝)甚至是CSP0402-2L(即英制01005封裝)封裝，節(jié)省PCB空間。

2.考慮高頻天線上的信號完整性，寄生電容值應盡可能小，一般小于0.5 pF，并且電容的線性度需保持良好。

3.NFC天線發(fā)射功率通常較大，這要求ESD防護器件的VRWM值要相對較高，通常電壓為18V/24V，且為雙向器件。

4.ESD器件的抗靜電能力要滿足IEC61000-4-2的8KV接觸測試要求。

5.防護器件要有足夠低的鉗位電壓，為后級電路提供有效保護。

03/晶揚電子選型推薦TT1821SA-Fx/TT1821SA-Ft

為滿足這些需求，晶揚電子特推出兩款型號TT1821SA-Fx/TT1821SA-Ft作為NFC的ESD防護器件，產(chǎn)品具備Snap-back結(jié)構(gòu)、低至0.16 pF(TT1821SA-Fx)和0.19pF(TT1821SA-Ft)的超低電容，6V@ 6A的鉗位電壓，IEC 61000-4-2 ±10kV(接觸)、±10kV(空氣)標準。