近距离通信的SWP方案及在SIM卡中的实现方法
1.1.2 主动模式通信原理
在主动模式下，NFC发起设备要发送数据给目标设备时，必须产生自己的射频场；被读NFC设备发送响应给发起设备时，也要产生自己的射频场。发起设备和目标设备都要产生自己的射频场，这是对等网络通信的标准模式，可以获得非常快速的连接设置［1］。
移动设备主要工作在被动模式，可以大幅降低功耗，并延长电池寿命。主动模式主要是针对点对点模式，用于笔记本、手机、数码相机之间的数据交换。
NFC是一种基于RFID的无线通信技术，二者都工作在13.56 MHz频带。在标签模式下，NFC利用RFID的通信原理，都基于无线频率的电磁感应耦合原理。
但是NFC技术是无线通信的新技术，与RFID还是有区别的：NFC技术增加了点对点通信功能，可以快速建立蓝牙设备之间的P2P（点对点）无线通信，NFC设备彼此寻找对方并建立通信连接。P2P通信的双方设备是对等的，而RFID通信的双方设备是主从关系。
2.1 SWP标准［3］
SWP连接方案基于ETSI（欧洲电信标准协会）的SWP标准，该标准规定了SIM卡和NFC芯片之间的通信接口。
SWP(单线协议)是在一根单线上实现全双工通信，即S1和S2这两个方向的信号，如图1所示。通信的双方是UICC（Universal Integrated Circuit Card，通用集成芯片卡）和CLF（Contactless Frontend,非接触前端）。S1是电压信号，SIM卡通过电压表检测S1信号的高低电平，采用电平宽度调制；S2信号是电流信号，采用负载调制方式。S2信号必须在S1信号为高电平时才有效，S1信号为高电平时导通其内部的一个三极管，S2信号才可以传输。S1信号和S2信号叠加在一起，在一条单线上实现全双工通信［4］。
图1 SWP信号定义
图2 S1信号的编码
S1信号的编码如图2所示，逻辑1在3/4周期（3/4T）内为高电平，逻辑0在1/4周期（1/4T）内为高电平。S2信号在S1信号为高时有效，在S1信号为低时才能进行由低电平到高电平的切换。SWP有3种传输速率：212 kbps、424 kbps、848 kbps，对数据位进行扩展之后，传输速率可以达到1 696 kbps。
SWP协议是关于物理层和数据链路层的协议。物理层负责UICC和CLF之间物理链路的激活、保持、解除工作。SWP协议要求UICC的工作电压为1.8～3.3 V。
与OSI协议类似，数据链路层分为MAC（媒介访问控制）层和链路控制层。在MAC层采用位填充的成帧方法。链路控制层包括3种类型的帧协议：ACT协议、SHDLC协议以及CLT（非接触通道）协议。在SWP接口的设计中，使用了前两种协议。
ACT协议是接口激活协议，用于激活SWP接口。在没有射频场时，SWP接口处于去激活状态。在标签模式下，感应到外界存在射频场后，NFC芯片被激活，UICC收到NFC芯片的高电平信号后，使用ACT帧建立物理链路的连接。
SHDLC协议是ISO制定的高级数据链路控制规范的简单版本，也是面向位的同步链路。该协议主要用来传输交互的数据信息，其信息帧承载上层HCP（主机控制协议）的包数据。此外，SHDLC协议还具有流控管理、错误检查、出错后数据重传等功能。为了保证数据的正确发送与接收，兼容NFC芯片与UICC不同速率传输的通信能力，在使用SHDLC协议通信前，首先要建立数据链路，双方协商滑动窗口的大小。
2.2 SWP连接方案
本文中，CLF嵌入在手机内部，UICC使用的是SIM卡，手机通过SIM卡与NFC芯片通信。NFC芯片与SIM卡的连接方案有多种，本文提出的是基于C6引脚的SWP（单线协议）方案。SWP协议连接手机NFC芯片与SIM卡，规定两者之间的通信接口。图3是SWP连接方案的示意图。［4］
图3 SWP连接方案示意图
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