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低成本实现 MCU 非接触式数据交互

时间：2019-07-04 13:07来源：ZLG致远电子

摘要：近年来，电子技术、无线通信技术的蓬勃发展，出现了各种非接触式无线数据传输标准。技术的不断推进升级，使得人们对这些标准提出了更加严格的要求，一种低成本实现非接触式无线数据传输的技术也由此应运而生。

目前最常见的无线数据传输技术有Zig-Bee、蓝牙以及Wi-Fi等，它们各有优缺点和不同的应用场合。是不是这些技术就能满足所有产品需求呢？其实不然，只有适合自己的才是最好的。本文将介绍一种基于NFC的近距离非接触式无线数据传输技术，它的传输距离是10-100mm，传输速率最高可达848kbps。对于对传输距离和传输速率没有太高要求，但是对操作简捷快速性、多功能性以及成本控制要求较高的用户来说，它似乎是同类产品中的最佳选择。那么它是如何实现的呢？下面就跟着小编一起来认识这个时代的新生儿吧。

一、认识NFC通道芯片
NFC是一种新的近距离无线通信技术，使用一颗NFC芯片可以大大提高我们生活的便捷性。那么NFC通道芯片和NFC芯片有什么区别呢？众所周知，NFC芯片具有读卡器、卡模拟和点对点三种工作模式。而NFC通道芯片就只有卡模拟和点对点两种工作模式，这也就体现了它在使用上的低成本特性。

1. 芯片简介
FM11NC系列芯片是复旦微电子公司开发的符合ISO/IEC 14443-A协议的NFC通道芯片。如图1所示，芯片有I2C和SPI两种接口版本，可以完成I2C/SPI接口和NFC非接触接口之间的数据交互。
FM11NC系列芯片可以为只有接触接口的通用MCU提供一个非接触的通信通道，使通用MCU可以和读写器进行即时或非即时的数据交互。即时的数据交互通过芯片内置的FIFO完成，非即时的数据交互通过芯片内置的高可靠性EEPROM完成。

FM11NC系列芯片可提供非接触场能量对外供电，VOUT引脚可配置最大输出电压3.3V，最大输出电流5mA,配合低功耗MCU，可应用一些便携式NFC应用。

 
图1  芯片引脚接口
 
2. 芯片特点
以FM11NC08为例，其主要具有以下特点：

• 通信协议：ISO/IEC 14443-A；
• 工作频率：13.56MHz；
• 内置8kbit EEPROM(用户区7200bit，FM11NC00系列芯片不带EEPROM)；
• 三种通道工作模式可以选择：ISO14443-3模式、ISO14443-4模式、AFE透明传输模式；
• 非接触端具有防冲突功能；
• 非接触数据传输速率：106kbps、212kbps、424kbps、848kbps；
• 非接触端采用16bit CRC保证数据完整性；
• 非接触端7字节UID，两重防冲突；
• SPI最大时钟频率：10Mbps；
• I2C最大时钟频率：1Mbps；
• 双界面共享32字节数据缓存FIFO；
• 场能量对外供电功能，输出电压和电流可配置。

二、建立数据交互通道
如图2所示，MCU只需要提供一个SPI/I2C接口即可访问NFC通道芯片的EEPROM和FIFO，以建立与NFC设备之间进行数据交互的通道，使用简单且数据稳定可靠。在整个通讯过程中使用被动通讯模式，由发起端也就是NFC设备负责产生RF场，而目标端在负载调制方式下响应发起端的命令。

ZLG立功科技基于此开发了全套FM11NC系列芯片的驱动包，编写了详细的操作说明手册，方便客户快速上手使用。该驱动包提供以下几个功能：

• 芯片EEPROM访问接口函数；
• 芯片寄存器访问接口函数；
• 芯片FIFO操作函数；
• 芯片和NFC主设备数据收发函数。

 
图2  NFC通道芯片应用图
 
使用NFC通道芯片实现MCU非接触式数据交互不仅使用简单，操作也极为方便快捷。设备之间无需进行配对连接等操作，只需要将两个设备轻轻一靠即可实现数据交互。

NFC通道芯片的多功能特性决定了其在多领域的应用。它不仅可以为外部MCU供电，而且它的卡模拟工作模式可应用于门禁控制、交通关卡等方面；点对点工作模式可应用与设备固件升级、蓝牙和Wi-Fi匹配、智能家居等场景。
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