跟着无线网络支撑的上下行数据速率不断提高。手机在数据业务方面的运用不断涌现。越来越多的人正在运用手机替代手表、记事本、MP3，手机已成为人们不行短少的信息终端。
近距离通讯NFC(Near Field Communication)技能将让这一切变为实际。2006年6月，诺基亚和我国移动、飞利浦、易通卡公司在厦门发动了我国首个NFC手机付出实验。用户运用内嵌NFC模块的诺基亚3220手机，可在厦门市内任何一个易通卡掩盖的营业网点(公交轿车、轮渡、电影院、快餐店)进行手机付出。
不仅如此，在不久的将来，经过手机和NFC技能的结合，用户经过手机就能够完结以下运用：在街边海报上和杂志上下载演唱会时刻、地址和节目表;在公园里玩互动的定向越野游戏;在车站实时改写公交车的到站时刻;在办公室发送短信操控家政服务员进出住所的时刻;在校园全面替代现有学生证和学生卡：在遍及市区的智能公用电话亭查询地图、公交线 路、餐饮购物等信息;在加油站、超市、银行等任何有POS机的当地付出金钱并用手机收取电子发票。
本文在介绍TI公司最新推出的多协议彻底集成13.56 MHz收发一体芯片TRF7970A的基础上，规划了具有主动形式和被迫形式的NFC模块。
1 硬件规划
1.1 TRF7970A简介
TRF7970A是一款用于13.56 MHz RFID/近场通讯体系的集成模仿前端和数据组帧器材。经过内置编程选项可使此器材适合于规模广大的运用。它能够履行以下3种形式中的任一形式：RFID/NFC读取器、NFC对等点、卡仿真形式。引脚散布如图1所示。
此芯片具有几个作业形式，能够经过装备两个输入引脚(EN和EN2)以及芯片状况操控寄存器(0X00)内的几个位来进行操控，如表1所示。
图1 引脚散布
当EN被设定为高电平时(或许在EN2的上升沿，然后被EN=1承认)，电压稳压器被激活而且13.56 MHz振荡器发动。当电源和振荡器频率已稳守时，SYS_CLK输出从60 kHz的辅佐频率切换至来自晶体振荡器的13.56 MHz频率。此刻，读取器已为通讯和履行所需使命做好预备。然后此MCU可对芯片状况操控寄存器0x00进行编程并经过修改附加寄存器来挑选运转形式。
(1)待机形式(寄存器0x00的位7=1)，此读取器能够在100s康复到彻底运转。
(2)形式1(RF输出禁用，寄存器Ox00的位5=0而且位1=0的激活形式)是一个低功率形式，此形式使得读取器能够在25斗s内康复到彻底运转。
(3)假如读取器到读取器的防抵触被履行，形式2(只要RF接纳器有用，寄存器ox00的位1=l的激活形式)可用于丈量外部RF场(正如RSSI丈量阶段中描绘的那样)。
(4)形式3和4(整个RF部分有用。寄存器0x00的位5=l的激活形式)是用于正常发射和接纳操作的正常形式。
1.2 NFC模块作业原理
图2给出了由NFC天线、TRF7970A、微操控器(MCU)3部分组成的NFC电路。
体系上电今后，MCU首要装备TRF7970A芯片，能够经过装备引脚EN和EN2以及芯片状况操控寄存器的几个位来挑选作业形式(详细装备参数如表l所示)，MCU经过并13将装备数据传人TRF7970A芯片。NFC模块主要有主动形式和被迫形式两种形式。
图2 NFC模块电路图
NFC模块能够在主动或被迫形式下交流数据。在被迫形式下，发动NFC通讯的设备(也称为NFC建议设备，主模块)，在整个通讯进程中供给射频场(RF-field)，其间传输速度是可选的，将数据发送到另一台模块。另一台模块称为NFC方针模块(从模块)，不必发生射频场，而运用负载调制(Load Modulation)技能，即能够相同的速度将数据传回建议设备。此通讯机制与根据IS014443A、MIFARE和FeliCa的非触摸式智能卡兼容，因而，NFC建议模块在主动形式下，能够用相同的衔接和初始化进程检测非触摸式智能卡或NFC方针模块，并与之树立联络。
当NFC模块作业在主动形式下。和RFID读取器操作中一样，此芯片彻底由MCU操控。MCU激活此芯片并将形式挑选写入ISO操控寄存器。MCU运用RF抵触防止指令。所以它不必承当任何实时使命。每台NFC模块要向另一台NFC模块发送数据时，都有必要发生自己的射频场。如图3所示，建议模块和方针模块都要发生自己的射频场，以便进行通讯。这是对等网络通讯的规范形式，能够获得十分快速的衔接设置。
图3 NFC主动通讯形式
图4 NFC被迫通讯形式
如图4所示，当NFC模块作业在被迫形式下，此模块一般处于断电或许待机形式。假如EN2=H，此模块将电源体系保持在开状况。假如EN2=L而且EN=L，则此模块处于彻底断电状况。为了运转在被迫形式或许标签仿真器状况下，MCU有必要向模块检测电平寄存器(bo-b2)中载入一个非0值，此操作将敞开RF计量体系(由VEXT供电，所以此体系在彻底断电期间仍可运转而且其流耗只要3.5μA)。RF计量一向监控天线输入上的RF信号。当天线输入上的RF水平超越方针方检测电平寄存器中界说的值时，NFC模块被主动激活(EN是内部强制高电平)。
移动模块主要以被迫形式操作。能够大幅下降功耗，并延伸电池寿数。在一个运用会话进程中，NFC模块能够在建议模块和方针模块之间切换自己的人物。运用这项功用。电池电量较低的设备能够要求 以被迫形式充任方针设备，而不是建议设备。
1.3 TRF7970A通讯接口规划
芯片TRF7970A到读取器的通讯接口可被装备为两种方法：具有8线并行接口(DO:D7)加上DATA_CLK，或许具有3线制或许4线制串行外设接口(SPI)。SPI接口运用传统的主器材输出/从器材输入(MOSI)、主器材输入/从器材输出(MISO)、IRQ和DATA_CLK线路。SPI可在运用或许不运用从器材挑选线路的情况下运转。本文以并行接口的方法论述。
通讯由一个发动条件初始化，此发动条件之后一般跟从一个地址/指令字(Adr/Cmd)。Adr/Cmd为8位长，而且它的格局显现如表2所示。
表2 地址/指令字位分配
MSB(位7)确认这个字用作指令还 是地址。表2中的最终两列显现了独立位的功用，即写入的是地址仍是指令。一旦地址字被宣布，就进入数据接纳等候状况。在接连地址形式(接连形式=1)，地址之后的第一组数据被写入(或许读取)到(自)指定的地址。关于每个附加数据，地址增量为1。继续形式可用于在不改动地址的前提下写入一个坐落单一数据流中的操控寄存器的块;在非接连地址形式下(简略寻址形式)，在地址今后只等候一个数据字。
地址形式用于写入或许读取装备寄存器 或许FIFO。当把多于12 B的数据写人FIFO时，接连地址形式应设定为1。指令形式用于输入一个导致读取器动作的指令。 1.3.1 无线接口数据的接纳
在接纳操作发动时(成功侦测到SOF)，IRQ状况寄存器的B6被设定。假如接纳数攒if{少于或许等于8 B，在接纳操作的结尾，一个中止请求会被发送到MCU。MCU接纳到这个中止请求，然后它会经过读取IRQ。状况寄存器(OxOC)来查看以确认中止的原因，之后MCU从FIFO读取数据。
假如接纳到的数据包大于96 B，当第96个字节被载人到FIFO中(满容量的75%)时，在接纳操作停止前，中止被宣布。MCU应该从头读取IRQ状况寄存器的内容以确认中止请求的原因。假如FIFO现已到达满容量的75%(由IRQ状况寄存器的标志B5标出并读取FIFO状况寄存器)，MCU经过从FIFO中读取数据作出的响应为新接纳来的数据腾出空间。当接纳操作完结时，中止被宣布而且在完结读取操作前，MCU有必要查看还有多少字仍然在FIF0中。
假如读取器侦测到一个接纳过错，在IRQ状况寄存器中相应的过错标志(组帧过错，CRC过错)被设定，指示MCU接纳没有正确完结。
1.3.2 到MCU的数据传送
在开端数据传送前，FIFO应该一向被一个复位指令(0x0F)铲除。数据传送由一个选定的指令初始化。然后，MCU指令此读取器从寄存器0xlD开端履行一个继续写指令(Ox3D)。写入到寄存器OxlD的数据为TX。长度字节l(上部和中部半字节)，而随后寄存器0xlE中的字节为TX，长度字节2(较低半字节和不完整字节长度)。TX字节长度确认读取器何时发送帧完毕(EOF)字节。在TX长度字节被写入后，FIFO数据被载入到寄存器0xlF中。其字节存储单元坐落0至127。在第一个字节被写入到FIFO后，数据传送主动开端。因为地址是按顺序排列的，TX长度字节和FIFO的载人可由一个继续写指令完结。
传送开端时，IRQ状况寄存器的标志B7(IRQ TX)被设定，而且在传送操作完毕时发送一个中止以告诉MCU此使命已完结。
2 软件规划
体系上电今后MCU首要装备TRF7970A芯片，先将由2个输入引脚(EN和EN2)以及芯片状况操控寄存器(0x00)内的几个位装备芯片的作业形式，MCU经过并IZl将装备数据传入TRF7970A芯片。在RX形式，接纳操作完毕，经过设定引脚13(IRQ)为高电平来告诉外部MCU接纳完毕;在TX形式，一个标明TX现已完结的中止请求(IRQ)告诉外部MCU。
在TRF7970A芯片中有一个组帧逻辑部分，串行比特流数据在此部分被格局化成字节格局。特别信号， 比如帧开端(SOF)、帧完毕(EOF)、通讯开端 、通讯完毕，被主动去除;奇偶校验位和CRC字节也被查看并去除了。然后，这个“洁净”数据被发送到128 B的FIFO寄存器，此寄存器可由外部微操控器读取。这意味着下降MCU的存储器需求也便是下降MCU本钱。一起缩短软件开发时刻。TRF7970A发
