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(yīng)式讀卡器、感應(yīng)式卡片和點(diǎn)對點(diǎn)的功能，能在短距離內(nèi)與兼容設(shè)備進(jìn)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(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)域信號對接， 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NRF24L01 主通信模塊的接口時(shí)序模擬和對數(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，利用移動終端(例如手機(jī))實(shí)現(xiàn)移動支付、電子票務(wù)、門禁、移動身份識別、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(biāo)方。主動通信是指通信的發(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靜電放電會對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)。