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2018年04月09日 | 基于兼容主流通信协议NFC收发器的安防产品应用经验
2018-04-09
作者：天津华来 Loren Du
和传统的近距通讯相比，近场通讯（NFC）有天然的安全性，以及连接建立的快速性。这些优点也使得NFC在手机及安防领域里备受欢迎，如智能门锁，门禁等都具有NFC功能。
目前，我在做的一个安防产品（keypad）也增设了NFC功能。传统的keypad都是通过设置密码，且在按下密码后，keypad方可进行后续的工作。加上NFC功能后，可以使用户直接刷卡，无需再按按键就可以使keypad进行后续工作。所以这个功能无疑是我设计的产品的一大亮点，也是和传统安防产品中的keypad一个重要区别。
在我的安防产品keypad中选用了世强代理的Melexis的MLX90132 NFC收发器来实现传统升级。
选择MLX90132应用方案的三大理由
经过查询及世强的推荐，使得我的设计最终与MLX90132走到了一起。下面我来说说我选择MLX90132应用方案的几个理由：
1）协议上基本可以兼容目前所有主流的NFC通信协议：ISO/IEC 18092，ISO/IEC 14443A/B，ISO/IEC 15693，ISO/IEC 18000-3 mode 1；因此在选择配套的TAG上有充足的选择空间，鉴于我设计的是安防类产品，所以选择了安全性高的TAG。
2）与MCU的通信上，支持standard SPI/UART interfaces 并有528 Bytes的buffer，这是一般的MCU都支持的通信接口，这也对方案成本有要求。也许51核的MCU就可以满足一般的设计要求，但跑NFC通信协议，对RAM、ROM还是有些要求。
3）功耗也是我选择该方案的主要因素。MLX90132处于低功耗模式下，其wake-up events包括了TAG detector，在TAG detection状态下，典型功耗只有50uA。这个功耗会和天线负载有关系，同时也和TAG detection模式下射频检测脉冲的频率有关。在TAG detection状态下，如果读卡设备检测到有TAG出现在射频场内，MLX90132会通过IRQout（SPI接口）或直接发送WUFlag（UART接口），唤醒主MCU，并进入Ready状态等待主MCU的命令。若MCU在低功耗（睡眠）模式下，可以通过外部中断唤醒，这一流程及其他工作模式的切换，可通过以下流程图描述：
各部分在MLX90132应用方案中的使用
MLX90132部分的设计大致如下。设计中使用SPI接口模式，因为我的主MCU的UART用于干别的事情了，空出了SPI接口。
天线部分，可以参照datesheet的推荐设计。当然如果对射频有所研究，可以自己计算一下阻抗匹配及滤波器的设计，这样设计出来的读卡设备，可以使TAG的感应距离更远。
晶振部分，出于成本考虑，本方案选择了一块无源的精度为±10ppm的27.12MHz晶振。晶振精度的选择需慎重，一般情况下可以选择精度更高的晶振，但晶振精度太低则頻频偏上可能会存在比较大的误差，从而导致通信失败率升高。所如何选择一个合适精度的晶振需要通过很多次验证及负载电容的匹配测试。总而言之，涉及到无线通信则选择精度高的晶振，这样可以将其他干扰无线的因素尽可能降低。
世强作为Melexis官方授权一级分销商，可供应Melexis磁传感器及其接口芯片、传感器、RFID和NFC芯片、无线芯片等全线产品，在读卡器，安防监控，门禁，光伏逆变器，医疗电子等工业应用上都能提供解决方案、Demo支持和技术服务。
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