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浅谈NFC架构与运作模式开拓无限创新可能

发布时间:2019-11-09 18:47:10

浅谈NFC架构与运作模式,开拓无限创新可能 - 通信/络 - 电子工程

将传感器所收集的数据传输到标签并不会改变基本的通讯方法:当一台RFID阅读器或一台搭载NFC专用应用程序的智能接近标签时,就可读取程序识别码和传感器数据。

还有其他建立无线传感的方法,例如将传感器附加在物品上、由微控制器和射频收发器与传感器建立连接,或是在智能传感器和阅读器之间建立无线通信。

NFC传感器可以简化系统设计,也可以实现更灵活的电源管理方法。事实上,对于相对低数据传输率和短程应用而言,NFC是非常吸引人的技术:

* NFC在两台设备之间的互动直观而简单,只要短暂接触即可。

* 不到一秒就可以建立NFC连接,而其他系统则需要更长时间。

* NFC功率需求低,而且支持非常长的电池寿命,支持无电池工作。

* NFC应用的系统成本较低,因为其中包含了比ZigBee、Bluetooth Low Energy等其他无线传感更简单的技术。

* 由于NFC通过近场耦合(near-field coupling)运作,因此不会有数据遭窃取或信号被干扰的情形。

* NFC系统可依附于现有的基础设施,只需要一台搭载专用应用程序的主机设备就可运作。

在无电池的完全被动模式下,NFC传感器可以从阅读器的射频采集电量,再供电给传感器接口和射频传输。在有电池辅助的半被动模式下,NFC传感器则可在需要长期自主监测的应用下单独运作。另外,它也可以为传感器提供人为控制的电源。

一个感应标签在生命周期内可能会历经两种模式:先执行半被动模式,直到电池耗尽之后转为被动模式。(数据被储存在非易失性存储器里,因此即使没有供应电力仍可保存。)

完全被动运作模式

RFID系统运行的基本原理是标签从阅读器的电场采集所需电量。在NFC传感器中,采集到的电量,一般为电压3.3V,电流4mA,也可以供给传感器。即使当采集到的电量不足以驱动传感器,例如标签的天线较小或者离阅读器较远,也能在充电前将电量储存在小型电容器里,以增加少量的辅助电源,并于测量时放电。

全被动运作模式下的NFC传感器使设计工程师能够尽情发挥想象力去开发新的应用。理论上,标签没有使用期限,也无需线路连接,因此这些感应标签也可以嵌入墙壁结构和密封产品。试想如果建筑师将新型NFC湿度传感器嵌入房子的墙壁或地板接近自来水管或污水管的位置,我们就可以提早侦测到漏水,而不会像今天这样,直到房屋多处被损坏时才能察觉。

半被动运作模式

半被动标签包含能够支持标签和传感器运作的电源(通常是电池)。它的数据传输方式与一般被动标签一样,采用阅读器放射的背向散射电源(backscattered power)。

因为从电池汲取的电流微小到可以忽略不计,所以使用者控制的半被动感应标签大多数时间处于近乎休眠的状态。通常只有当传感器侦测到阅读器射频或NFC装置射频时,才会启动功能与测量。

用于长期自主监测应用的独立式半被动感应标签被称为数据记录器(data logger)。数据记录器可以由外部事件启动,或由一个整合式即时时脉(real-time clock; RTC)定期触发回应。这类应用需要由电池供应一般为2?A的连续电流支持RTC或执行事件触发式唤醒(event-triggered wake-up)。这种“状态监控”NFC感应标签可以嵌入那些在运送过程中需要特别留意的货物。NFC阅读器在供应链的终端检查感应标签,如果运送途中货品出现状况,感应标签就会发出预警。此外,传感器能记录时间数据,因此能提供详细的事件记录。

NFC感测应用

SL13A单芯片是符合NFC-V (ISO15693)标准的NFC感测转发器(transponder) (图2), 不仅能提供NFC传感器所需要的电量采集能力、一个传感器接口、电源管理电路和一个RTC,还嵌入了一个温度传感器。

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