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详解NFC规范与测试

作者:时间:2012-02-14来源:网络收藏

  近年来由于手机的功能与普及度快速的成长,使早期的电子钱包有了推广的机会点。的演进取自于RFID的特定频段,由于手机的市场应用使的可在较快的时间点取得标准接口与平台,本文将针对的架构与规范做讨论。

  NFC应用

  中,目前应用于上最完整的解决方案是以NFC(nearfieldcommunication)为主,市场上也已经有相关产品流通着,如NOKIA3220、SamsungSGH-X700、VISAWAVE及台北捷运优游卡等,皆是兼容于NFC系统。除了个人识别与外,NFC也在数据传输与交换上有了一些吸引人的功能,例如:电子海报的数据下载(包括入场卷、会展信息)。此外,NFC还可以作为蓝牙设备配对及输入密码的简化功能,若是使用者具有负载NFC的蓝牙设备,即可将NFC分别靠近两组具有NFC的蓝牙设备,如此即可不需要透过蓝牙搜寻及输入密码的配对过程即可快速连结。目前韩国、中国及欧美已经在电信业者、芯片商与手机制造商的合作下于公交付费系统中进行多次的验证,预期NFC将有快速的成长。

  NFC架构

  NFC的操作频率为13.56MHz,而操作距离约为10cm之内;而NFC的规范制定取至于RFID13.56MHz的频段,早期运用此频段包括PhilipsMiFARE(ISO1443A)、ISO1443B、ISO15693、ISO18000-3及SonyFelica。由于非接触卡应用于个人数据识别或中强调于安全机制,而近乎于贴近卡片阅读器系统的近场通信及是将13.56MHz中短距系统的部分加以整合,所以最后市场上所见的即为PhilipsMiFARE(ISO1443A)及SonyFelica,早期这两家系统各自发展互不兼容,直到近年才将两种规格合并并制定了NFC规范ECMA340/ISO18092(NFCIP1,NFCInterfaceandprotocol1)。此规范相容于现有PhilipsMiFARE(ISO1443A)及SonyFelica。

  NFC工作频率为13.56MHz、ASK调变,传输速率可分为106kbps/212kbps/424kbps三种,通信模式可分为主动模式与被动模式,主动模式是指发起设备(initiator)与目标设备(target)皆可自身电源供应产生RFfield,而被动模式下则是发起设备自身供应电源产生RFfield;而目标设备则利用全波整流线路将发起端的RFfield之能量转换为DC来供应自己的电源。值得一提的是,在被动模式下为了要满足省电的要求所以采用了负载调变(Loadmodulation)的方式,此调变方式可以达到省电的效果。

  在使用上因为NFC的使用通常会遇到使用尖峰时期,会了避免不同的发起端或目标端同时沟通造成数据链路错误,所以NFC采用了一种机制listenbeforetalk。此机制会让当发起端设备要发出询问信号前,先侦测外界磁场强度来判断是否有其它的设备正在沟通中,这种机制的实现称为RFCollisionAvoidance(RFCA),其动作行为是在每次发起端发出询问信号时会侦测外界磁场,当磁场强度超过门坎强度时(Hthreshold=0.1875A/m)则会停止询问,直至外界强度降至门坎值以下。若是低于临界值才会开始发出询问指令,侦测的时间为TIDT+nTRFW,n为0~3的机率取样:TRFW=512/fc(RFwaitingtime),TIDT>4096/fc(initialdelaytime)。当发起设备在TIDT+nTRFW内没有侦测到超过门坎强度的磁场,则会先发射TIRFG的未调变RFfield之后再发出询问信号,其中TIRFG必须大于5ms。

  NFC规范调变

  在此将针对NFCRFinterface做叙述,首先要先介绍EMCA340与EMCA356两种标准,EMCA340中叙述NFC相关协议,这里先引入数据封标作讨论,NFC数据分包分为两种类型,一为106kpbs、一为212/424kbps。

  由于NFC106kbps为100%ASK调变,所以对整个High/Low信号的封包结构都有相当详细的定义。其中几个参数包括从100%下降到5%Am时间(t1)、5%Am持续时间(t2)、Am由5%上升至60%时间(t4)即overshoot的范围。而212/424kbps则是8%~30%的调变率。

  RF测试kit

  1.Calibrationcoil:coil的功能在于验证测试过程中,待测物所发射出的信号是否为正确的强度与调变。此Coil为一简单的天线架构,当然EMCA也详细的规定了所有的尺寸,由此coil所测出的值为0.32V(RMS)=1A/m(磁场强度)。


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