在操作系统上加速NFC的应用.docxVIP

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怎样在操作系统上加速NFC的应用

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在近场通讯（NFC）设计中，开发人员向来都面临各种关于优化射频性能、硬件设计和软件方面的挑战。但现在，单片式NFC解决方案和全方位的软件支持极大地改变了在家用电子设备、可穿戴设备和物联网（IoT）设备设计中整合NFC功能的本质。

因此，开发人员可以加入诸多应用功能，却几乎不会影响设计封装、功耗或项目计划。

NFC的双向通信能力独具特色，可提供简单、本质上安全的低功耗近距离无线连接。仅当两个设备相互靠近时才能进行通信，因此不会出现消息拦截，并且最大程度减少了潜在的网络攻击途径。而且，在通信时仅一台设备需要通电，因此平均功耗可维持在相当低的水平。

实际上，NFC可以为各种智能家居和物联网应用带来巨大益处。用户只需将启用NFC的智能手机靠近启用NFC的产品，即可完成蓝牙或Wi-Fi配对。NFC可以用作设备个性化的底层技术，并且可简化智能手机任务，如配置设置、传输数据或注册产品等。

嵌入式NFC

NFC是射频识别（RFID）的子集，在13.56MHz下工作，可执行与传统RFID标签和非接触式智能卡相同的许多功能。同时，NFC还具有更大的灵活性，能在三种通信模式下工作：卡仿真、点对点和读/写。

在卡仿真模式下，NFC设备用作非接触式智能卡，可在各种现有应用中使用，包括票务、门禁系统、交通、收费站和非接触式支付等。点对点模式允许两个启用NFC的设备连接并交换信息。例如，用户可以使用启用NFC的智能手机来设置其他设备的蓝牙或Wi-Fi设置参数，或者在受信任网络中调试其使用。在读/写模式下，一台NFC设备可以从另一台NFC设备读取数据。例如，启用NFC的智能手机可以读取URL或其他数据，如零售商店促销标牌上嵌入的销售优惠券。

用作标签的嵌入式NFC设备连接到产品内的主机处理器后，其工作类似于双端口存储器。其中一个存储器端口可通过NFC接口以无线方式访问。另一个端口可通过嵌入式系统的I2C接口访问。因此，诸如智能手机等外部数据源可以将数据传递到嵌入式系统。反过来，主机处理器可以更新存储在NFC设备中的数据，即使当产品断电也可向启用NFC的外部设备提供这些数据。

对于需要在嵌入式系统和外部系统（如启用NFC的智能手机）之间传输数据的应用，开发人员可以使用这种方法。事实上，利用NFC设备无线通讯链接功能及其在下载过程中用于临时存储的片载存储器，开发人员可以用这种方法更新嵌入式系统的数据，甚至固件。

单片式NFC控制器

过去，设计人员希望在基于MCU的设计中添加NFC功能，但却面临硬件和软件的两大挑战。使用传统NFC设备的硬件工程师需要确保设计满足NFC设备和主机之间的关键时序、保持低功耗要求，并且要最大程度减少设计封装和物料清单（BOM）。然而也许最大的影响在于软件方面，工程师通常不得不编写自己的代码，以处理构成单一应用级别NFC操作的诸多低级事务。

高级NFC设备，如NXPSemiconductorPN7150，旨在简化物联网设计或任何嵌入式系统中的NFC功能集成。PN7150结合了射频前端以及低功耗ARM?Cortex?-M0内核、存储器和I/O外设（图1）。

图1：NXPSemiconductorsPN7150NFC控制器结合了全套射频前端、ARMCortex-M0设备主机和集成固件。

通过确保嵌入式设备主机和射频前端之间的最佳时序，该设备大大消除了传统的硬件集成问题，同时支持更高的射频输出功率。此外，集成的I2C接口与NXP的NTAGI2CPlus兼容，适用于传感器、灯具和与智能家居网络相关的其他设备。同时，该器件有助于降低功耗要求：PN7150可以自动转换到低功耗模式，同时让主机保持休眠，直到需要进行射频通信为止。

除了简化硬件设计，PN7150在软件方面也优势显著。NXP预装了该器件的嵌入式数据和代码存储器，并且可扩展支持NFC控制器接口（NCI）。NFC论坛管理NCI技术规范，定义了NFC控制器（NFCC）和运行高级操作系统（如Android，Linux或WindowsIoT）的设备主机（DH）之间的逻辑接口。

PN7150的嵌入式NCI固件减少了某些主机交互，并且为NFC应用软件开发人员提供更高的抽象层级，从而减轻了软件开发负担。通过将低级代码移动到固件中，PN7150还减少了主机端的应用代码基底面。

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