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[導(dǎo)讀]nfc簡介:nfc即近距離無線通訊技術(shù)。這個(gè)技術(shù)由非接觸式射頻識(shí)別(RFID)演變而來,由飛利浦半導(dǎo)體(現(xiàn)恩智浦半導(dǎo)體公司)、諾基亞和索尼共同研制開發(fā),其基礎(chǔ)是RFID及互連技術(shù)。

nfc簡介:nfc即近距離無線通訊技術(shù)。這個(gè)技術(shù)由非接觸式射頻識(shí)別(RFID)演變而來,由飛利浦半導(dǎo)體(現(xiàn)恩智浦半導(dǎo)體公司)、諾基亞和索尼共同研制開發(fā),其基礎(chǔ)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(yùn)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(biāo)準(zhǔn)、ECMA-340標(biāo)準(zhǔn)與ETSITS102190標(biāo)準(zhǔn)。NFC采用主動(dòng)和被動(dòng)兩種讀取模式。

NFC近場通信技術(shù)是由非接觸式射頻識(shí)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(yīng)式讀卡器、感應(yīng)式卡片和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的功能,能在短距離內(nèi)與兼容設(shè)備進(jìn)行識(shí)別和數(shù)據(jù)交換。工作頻率為13.56MHz,但是使用這種手機(jī)支付方案的用戶必須更換特制的手機(jī)。目前這項(xiàng)技術(shù)在日韓被廣泛應(yīng)用,他們的手機(jī)可以用作機(jī)場登機(jī)驗(yàn)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(shí)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(jī)作為控制部件, 配合一定的外圍電路就能很好地進(jìn)行兩地空間區(qū)域信號(hào)對(duì)接, 實(shí)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(hù)方便、通信速率高、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn), 能在電子通信業(yè)得到廣泛應(yīng)用。

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

NRF24L01 芯片構(gòu)成的通信模塊電路設(shè)計(jì)

NRF24L01 芯片通信模塊電路核心器件NRF24L01 配合網(wǎng)絡(luò)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(shè)計(jì)

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(fù)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(hù)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(shè)備供電。

系統(tǒng)通信電路設(shè)計(jì)

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

圖3電源電路圖。

圖4系統(tǒng)通信電路圖。

與PC 機(jī)通訊電路設(shè)計(jì)

如果單片機(jī)通信電路與單片機(jī)通信電路通信, 則兩個(gè)硬件電路和圖4 相同, 只是在軟件設(shè)計(jì)時(shí)需在每個(gè)通信端設(shè)定不同的通信地址, 以辨認(rèn)每個(gè)通信端口。若是單片機(jī)通信電路與PC 機(jī)或者具有COM 口的設(shè)備電路通信, 則需要一個(gè)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(jī)左側(cè)是一塊MAX232芯片, 其作用是將PC 機(jī)中的232 電平與單片機(jī)的T TL 電平匹配。最左側(cè)是9 芯母接頭, 在使用時(shí)可接在計(jì)算機(jī)COM 口上與計(jì)算機(jī)通信。單片機(jī)右側(cè)接一塊射頻通信模塊。由于此塊單片機(jī)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(yán)格按SPI 端口的通信邏輯時(shí)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(shí)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(shè)備可以在彼此靠近的情況下進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,利用移動(dòng)終端(例如手機(jī))實(shí)現(xiàn)移動(dòng)支付、電子票務(wù)、門禁、移動(dòng)身份識(shí)別、防偽等應(yīng)用。

2NFC的數(shù)據(jù)交換

NFC的設(shè)備可以在主動(dòng)或被動(dòng)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(biāo)方。主動(dòng)通信是指通信的發(fā)起方和目標(biāo)方在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí),都需要產(chǎn)生自己的射頻場。當(dāng)發(fā)起方發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí),它將產(chǎn)生自己的射頻場,而目標(biāo)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(dāng)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(biāo)方發(fā)送數(shù)據(jù);目標(biāo)方發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí),需要產(chǎn)生自己的射頻場來發(fā)送數(shù)據(jù)。

而在被動(dòng)模式下,發(fā)起方在整個(gè)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(biāo)方。目標(biāo)方不必產(chǎn)生射頻場,而使用負(fù)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(hù)要求

NFC技術(shù)主要應(yīng)用于輕薄小巧的攜帶式產(chǎn)品上,如手機(jī)、平板、手環(huán)等。其天線通常置于電池中,通過很小的觸點(diǎn)連接到NFC芯片。NFC設(shè)備接口的ESD靜電放電防護(hù)十分重要,因?yàn)镋SD靜電放電會(huì)對(duì)NFC設(shè)備的正常運(yùn)行產(chǎn)生影響,嚴(yán)重時(shí)甚至損壞設(shè)備。如電荷會(huì)在設(shè)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(hù)NFC設(shè)備接口免受靜電放電的威脅。

1.應(yīng)用NFC技術(shù)的電子產(chǎn)品多為輕巧,易攜帶,所以ESD器件應(yīng)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(hào)完整性,寄生電容值應(yīng)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(hù)器件的VRWM值要相對(duì)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(hù)器件要有足夠低的鉗位電壓,為后級(jí)電路提供有效保護(hù)。

03/晶揚(yáng)電子選型推薦TT1821SA-Fx/TT1821SA-Ft

為滿足這些需求,晶揚(yáng)電子特推出兩款型號(hào)TT1821SA-Fx/TT1821SA-Ft作為NFC的ESD防護(hù)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(biāo)準(zhǔn)。

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