[讨论] NFC介绍

wstt 2012-9-17 11:13 楼主

NFC技术支持三种不同的操作模式：（1）读写模式（对FeliCa或ISO14443A卡的读写）；（2）卡模式(如同FeliCa和ISO14443A/MIFARE卡的通信)；（3）NFC模式（NFC芯片间的通信）。NFC国际标准ISO/IEC18092、ISO/IEC21481涵盖通信模式、调制与编码、防冲突机制、帧结构等内容。

通信模式

NFC工作于13.56MHz频段，支持主动和被动两种工作模式和多种传输数据速率，如表1所示。在主动模式下，主呼和被呼各自发出射频场来激活通信，在被动工作模式下，如果主呼发出射频场，被呼将响应并且装载一种调制模式激活通信。也就是说在一对NFC通信设备中(主呼和被呼)，至少有一方是主动的。

模式	传输速率R(kbps)	乘数因子(D)
1	106	1
2	212	2
3	424	4
4	847	8
5	1695	16
6	3390	32
7	6780	64

表一：NFC传输模式与数据数率

NFC设备在传输有效数据前必须先通过有关协议选定一种通信模式和传输数据速率，在数据传输过程中，选定的通信模式和传输数据速率不能改变。数据传输速率R与射频fc之间的关系为：
R=fc * D/128(kbps)

调制技术

NFC标准中对于高速传输 (>424kbps)目前还没有作出具体的规定。在低速传输时都采用了ASK调制，但对于不同的传输速率具体的调制参数是不同的。

编码技术

NFC的编码包括信源编码和纠错编码两部分。

信源编码 :

不同的数据传输速率对应的信源编码的规则也不一样。对于模式1，信源编码的规则类似于密勒(Miller)码。具体的编码规则包括起始位、“1”、“0”、结束位和空位。对于模式2和模式3，起始位、结束位以及空位的编码与模式1相同，只是“0”和“1”采用曼彻斯特(Manchester)码进行编码，或者可以采用反向的曼彻斯特码表示。

纠错编码:

纠错编码采用循环冗余校验法。所有的传输比特，包括数据比特、校验比特、起始比特、结束比特以及循环冗余校验比特都要参加循环冗余校验。由于编码是按字节进行的，因此总的编码比特数应该是8的倍数。

防冲突机制

为了防止干扰正在工作的其他NFC设备（包括工作在此频段的其他电子设备），NFC标准规定任何NFC设备在呼叫前都要进行系统初始化以检测周围的射频场。当周围NFC频段的射频场小于规定的门限值（0.1875A/m）时，该NFC设备才能呼叫。

检测帧：检测帧是用在单用户检测过程中的，以保证点对点通信的进行。检测帧由一个7字节的标准帧一分为二而成，其中第一部分是由主呼传至被呼，第二部分是由被呼至主呼。模式2、模式3的帧结构比较简单，其中，前导符至少要有48比特的“0”信号；同步标志有两个字节，第一个字节的同步码为“B2”，第二个字节的同步码为“4D”；数据长度是一个8比特码，它表示有效传输数据的字节数。

如果在NFC射频场范围内有两台以上NFC设备同时开机的话，需要采用单用户检测来保证NFC设备点对点通信的正常进行。单用户识别主要是通过检测NFC设备识别码或信号时隙完成的。

帧结构

不同的传输速率具有不同的帧结构。在模式1中，帧结构分为短帧、标准帧和检测帧三种。短帧：短帧用在系统的初始化过程中，由起始位、7位指令码、结束位组成。指令码包括阅读请求、阅读响应、唤醒请求、单用户设备检测请求、选择请求、选择响应以及休眠请求等。标准帧：标准帧用在数据的交换过程中，由起始位、n×8数据比特、n位奇校验比特、结束位组成。其中n是一个随机产生的整数，它决定了有效数据的长度。

传输协议

NFC传输协议包括三个过程：激活协议、数据交换、协议关闭。协议的激活包含属性的申请和参数的选择，激活的流程分为主动模式和被动模式两种；数据交换协议的帧结构中，包头包括两个字节的数据交换请求与响应指令、一个字节的传输控制信息、一个字节的设备识别码、一个字节的数据交换节点地址；协议关闭包含信道的拆线和设备的释放。在数据交换完成后，主呼可以利用数据交换协议进行拆线。一旦拆线成功，主呼和被呼都回到了初始化状态。主呼可以再次激活，但是被呼不再响应主呼的属性请求指令，而是通过释放请求指令切换到刚开机的原始状态。