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[導讀]本文介紹了飛利浦半導體公司將其高端Nexperia蜂窩手機方案與NFC技術(shù)結(jié)合的軟件和硬件實現(xiàn),并分析了其應用前景。

    近距離無線通信(NFC)技術(shù)填補了目前無線連接技術(shù)的空白,NFC功能將是未來手機功能之一,為手機支付、信息下載等業(yè)務提供了一種有效實現(xiàn)方案。本文介紹了飛利浦半導體公司將其高端Nexperia蜂窩手機方案與NFC技術(shù)結(jié)合的軟件和硬件實現(xiàn),并分析了其應用前景。

    僅僅在5年前,手機生產(chǎn)商每年還只能推出5到10款新品。而今,某些廠商每年能推出40款新品,每款都針對特定的市場。此外,與過去相比,手機功能更豐富,而價格一降再降。蜂窩系統(tǒng)解決方案一直處于這一趨勢的最前沿,半導體方案提供商不斷幫助生產(chǎn)商推出具備新功能的新產(chǎn)品,緊跟市場發(fā)展步伐,進而維持并擴大他們的客戶群。


圖1:Nexperia手機系統(tǒng)方案。

    為引領系統(tǒng)解決方案的發(fā)展,飛利浦致力于開發(fā)兼容的多媒體構(gòu)建模塊以及連接性知識產(chǎn)權(quán)(IP),這些IP能幫助開發(fā)商簡便地將所需新功能集成到 Nexperia系統(tǒng)解決方案中。通過擴展此類系統(tǒng)解決方案,幫助生產(chǎn)商輕松地進行產(chǎn)品多樣化,并迅速將新技術(shù)應用于滿足運營商需求不斷變化的手機中。最新的NFC技術(shù)就可以支持很多新的應用,通過飛利浦完善的軟/硬件IP組合和集成技術(shù),設計工程師可以按自己的要求基于Nexperia蜂窩系統(tǒng)解決方案進行設計改動,以開發(fā)更加完善的多媒體手機。通過飛利浦的NFC系統(tǒng)解決方案,安全連接方式也成為許多手機可選功能,如MMS、MP3、JAVA、語音識別、MPEG視頻和FM調(diào)頻收音機。

    飛利浦首個具備NFC功能的Nexperia蜂窩系統(tǒng)解決方案是針對高端手機推出的,集成于Nexperia Sy.Sol 6100。該設計的主要特點包括:全面驗證過的解決方案,包括一個功能強大的基帶(嵌入式ARM9處理器內(nèi)核);業(yè)界首個EDGE系統(tǒng)解決方案,2004 年第四季度投入量產(chǎn);多媒體功能齊全。

NFC技術(shù)

    NFC是飛利浦和索尼(并在諾基亞的支持下成立NFC論壇:www.nfc-forum.org)共同開發(fā)的,填補了目前連接技術(shù)的空白。NFC 是一種無線連接技術(shù),與現(xiàn)有非接觸智能卡技術(shù)兼容,目前已經(jīng)成為得到越來越多主要廠商支持的正式標準。NFC同時還是一種近距離連接協(xié)議,提供各種設備間輕松、安全、 迅速而自動的通信。與無線世界中的連接方式相比,NFC是一種近距離的私密通信方式。

    作為一種虛擬連接器,NFC可以用來在設備上迅速實現(xiàn)各種無線通信。將兩個NFC設備靠近,就能進行無線配置并初始化其他無線協(xié)議,如藍牙和 802.11,設備就可以進行遠距離通信,或者高速傳輸數(shù)據(jù)。NFC本身的頻率為13.56MHz,工作距離為幾厘米。NFC技術(shù)符合ISO 18092、ISO 21481、ECMA (340、352及356)和ETSI TS 102 190標準。NFC還與采用ISO 14443標準廣泛應用的非接觸智能卡基礎設備兼容,如飛利浦的MIFARE技術(shù)以及索尼的FeliCa系統(tǒng)。


圖2:NFC功能硬件實現(xiàn)框圖。

    通過NFC提供的無縫無線網(wǎng)絡和識別,我們僅僅通過與NFC智能設備接觸或?qū)FC智能設備彼此靠近即可直接地訪問內(nèi)容和服務。NFC也為手機提供了許多與外界互動的機會。對如今的“互聯(lián)消費者”而言,手機已經(jīng)必不可少。手機是一機多用的通信、娛樂、攝像及導航工具,迅速成為我們唯一所需的便攜設備。通過將NFC集成到手機系統(tǒng)解決方案中,手機的可用性、多功能性及附加價值大大提升,安全付費、對等連接以及接入無源的智能裝置中的信息都將成為現(xiàn)實。

具備NFC功能的Nexperia系統(tǒng)解決方案

    NFC應用潛力無限,然而在給新技術(shù)增加NFC功能時,往往面臨著細節(jié)上的技術(shù)瓶頸。因此,作為系統(tǒng)解決方案供應商,飛利浦決定以簡便的方式推廣采用NFC,即通過將成熟的技術(shù)集成到Nexperia蜂窩系統(tǒng)解決方案(見圖1)。這是迅速推廣普及該技術(shù)的第一步,不僅對生產(chǎn)商而且對于消費者而言經(jīng)濟可行而且簡便。

    飛利浦首個具備NFC功能的蜂窩系統(tǒng)解決方案已經(jīng)應用于Nexperia Sy.Sol 6100平臺。該解決方案2004年初進行演示,原型已經(jīng)面世,將于2005年初與一家領先的手機廠商和網(wǎng)絡運營商進行試運行。

1. 硬件實現(xiàn)

    硬件NFC功能是通過2個芯片完成的(見圖2),即內(nèi)嵌固件的PN531 NFC控制器和飛利浦的SmartMX(SMX),SMX是一個智能卡雙接口安全控制器。SmartMX完全由PN531通過雙絞線S2C(信號輸入/輸出通信接口) 接口提供和控制。PN531反過來由基帶處理器通過I2C總線和2個用于握手的通用I/O(GPIOs)控制。天線電路一分為二,即EMC濾波+RX路徑和天線調(diào)諧,因此可以自由選擇在何處設置非接觸天線(目前設置在專用的電池包中)。另外一個GPIO用于控制提供NFC電源的LDO(低壓降線性調(diào)節(jié)器)。


圖3:系統(tǒng)軟件實現(xiàn)框圖。

    在智能卡仿真模式下,RF收發(fā)器完全由SmartMX控制,PN531并不能感知數(shù)據(jù)交換,這樣保障了交通或付費應用所需安全系數(shù)。與外部讀卡器的傳輸完成時,SmartMX會發(fā)出信號,然后PN531可以讀取SmartMX中的結(jié)果(成功或失敗)。

2. 軟件實現(xiàn)

    圖3是軟件系統(tǒng)實現(xiàn)框圖。在Sy.Sol 6100軟件中已經(jīng)增加了特定的模塊,這些模塊與不同應用中許多可能的數(shù)據(jù)流相兼容,并與目前的Nexperia軟件堆棧兼容。這些模塊包括:帶有到應用程序和I2C驅(qū)動程序自適應層的硬件抽象層;此外,SmartMX由一個特定的模塊管理;與J2ME棧接口以及與SIM卡進行交互的Java器件層。

    用戶還可以通過無線下載Java應用程序,以支持未來的新應用。

3. SmartMX-高度安全的雙接口智能卡控制器IC

    高度安全的雙接口智能卡控制器IC SmartMX及其JCOP(Java卡開放平臺)操作系統(tǒng)最初推出時符合非接觸MIFARE協(xié)議,并完全符合ISO 14443A標準,能仿真MIFARE卡。運營商可以安全地附加cardlet,以支持其他應用。這些 cardlet可以通過電信網(wǎng)絡或非接觸鏈接從基礎設施上無線下載,而這一下載處于安全鑰匙的控制之下。每個cardlet都有自己的應用識別器,因此 cardlet管理器能選擇正確的應用程序,并將正確的信息反饋給外部讀卡器。這一識別器還用于傳輸結(jié)束時啟動移動平臺上正確的midlet(Java應用程序)。

    NFC功能在Nexperia移動平臺中的實現(xiàn)非常靈活,能幫助運營商遠程安全地增加新的NFC Java應用程序。硬件機構(gòu)及其內(nèi)嵌軟/硬件完全支持NFC的3個主要操作模式(閱讀器/寫入器、點對點通訊及卡仿真),對基帶處理器的影響很小。運營商可以選擇各種應用相關(guān)的安全等級。

    在默認條件下,手機處于NFC目標模式,只有RF信號檢測器處于工作狀態(tài),準備響應外部讀卡器的請求。該狀態(tài)下功耗很低,但Java隨時可能激活其他模式。


圖4:雙接口智能卡控制器IC應用框圖。

NFC應用展望

NFC應用基本可以分為以下4類:

1. 接觸-完成進入控制、交通、活動檢票等應用中,用戶只需將存儲了門票信息或訪問碼的設備靠近讀卡器即可,也可用于簡單的數(shù)據(jù)獲取應用,如從內(nèi)嵌非接觸芯片的海報中下載互聯(lián)網(wǎng)鏈接。 2. 接觸-確認 移動付費之類的應用,用戶只需輸入密碼確認交易或者接受交易即可。 3. 接觸-連接將2個具備NFC功能的設備連接,能實現(xiàn)數(shù)據(jù)點對點傳輸,如下載音樂、交換圖片或者同步設置地址簿。

4. 接觸-探索 NFC設備可能提供不止一種功能,消費者可以了解設備的功能,確認所能提供的功能和服務。

    NFC存在著巨大的潛力去改變消費者行為和消費習慣,并為移動商務創(chuàng)造新的商機。其獨特的簡單操作方式使其特別方便消費者使用,其具有的安全性使其成為付費和金融應用的理想選擇,這些都是這一技術(shù)得到普及的關(guān)鍵因素。

    飛利浦預計NFC的發(fā)展前途無限。業(yè)界分析師也認為,NFC的應用潛力強勁,會廣泛用于票務應用、音樂下載等許多銷售終端。

    目前,移動運營商10%到15%的收入來源于下載鈴聲或基于Java的小型游戲。如果MP3音樂在手機中得到普及,我們也可以通過具有NFC功能的設備輕松訪問到這些內(nèi)容。僅僅通過將NFC手機靠近公共場所內(nèi)嵌芯片的廣告或海報,我們就可以下載歌曲、整張專輯、甚至鈴聲和游戲。

    NFC能幫助人們在許多不同的設備間交換各種信息內(nèi)容,如音樂、信息、照片、視頻剪輯、電影等等,還可以購買新的信息內(nèi)容。手機中的NFC是我們的目標-一個隨時隨地接入信息、娛樂和服務的世界成為現(xiàn)實的關(guān)鍵。

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