近距離通信的SWP方案及在SIM卡中的實現方法
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1.1.2 主動模式通信原理
在主動模式下，NFC發起設備要發送數據給目標設備時，必須產生自己的射頻場；被讀NFC設備發送響應給發起設備時，也要產生自己的射頻場。發起設備和目標設備都要產生自己的射頻場，這是對等網絡通信的標準模式，可以獲得非常快速的連接設置［1］。
移動設備主要工作在被動模式，可以大幅降低功耗，并延長電池壽命。主動模式主要是針對點對點模式，用于筆記本、手機、數碼相機之間的數據交換。
NFC是一種基于RFID的無線通信技術，二者都工作在13.56 MHz頻帶。在標簽模式下，NFC利用RFID的通信原理，都基于無線頻率的電磁感應耦合原理。
但是NFC技術是無線通信的新技術，與RFID還是有區別的：NFC技術增加了點對點通信功能，可以快速建立藍牙設備之間的P2P（點對點）無線通信，NFC設備彼此尋找對方并建立通信連接。P2P通信的雙方設備是對等的，而RFID通信的雙方設備是主從關系。
2.1 SWP標準［3］
SWP連接方案基于ETSI（歐洲電信標準協會）的SWP標準，該標準規定了SIM卡和NFC芯片之間的通信接口。
SWP(單線協議)是在一根單線上實現全雙工通信，即S1和S2這兩個方向的信號，如圖1所示。通信的雙方是UICC（Universal Integrated Circuit Card，通用集成芯片卡）和CLF（Contactless Frontend,非接觸前端）。S1是電壓信號，SIM卡通過電壓表檢測S1信號的高低電平，采用電平寬度調制；S2信號是電流信號，采用負載調制方式。S2信號必須在S1信號為高電平時才有效，S1信號為高電平時導通其內部的一個三極管，S2信號才可以傳輸。S1信號和S2信號疊加在一起，在一條單線上實現全雙工通信［4］。
圖1 SWP信號定義
圖2 S1信號的編碼
S1信號的編碼如圖2所示，邏輯1在3/4周期（3/4T）內為高電平，邏輯0在1/4周期（1/4T）內為高電平。S2信號在S1信號為高時有效，在S1信號為低時才能進行由低電平到高電平的切換。SWP有3種傳輸速率：212 kbps、424 kbps、848 kbps，對數據位進行擴展之后，傳輸速率可以達到1 696 kbps。
SWP協議是關于物理層和數據鏈路層的協議。物理層負責UICC和CLF之間物理鏈路的激活、保持、解除工作。SWP協議要求UICC的工作電壓為1.8～3.3 V。
與OSI協議類似，數據鏈路層分為MAC（媒介訪問控制）層和鏈路控制層。在MAC層采用位填充的成幀方法。鏈路控制層包括3種類型的幀協議：ACT協議、SHDLC協議以及CLT（非接觸通道）協議。在SWP接口的設計中，使用了前兩種協議。
ACT協議是接口激活協議，用于激活SWP接口。在沒有射頻場時，SWP接口處于去激活狀態。在標簽模式下，感應到外界存在射頻場后，NFC芯片被激活，UICC收到NFC芯片的高電平信號后，使用ACT幀建立物理鏈路的連接。
SHDLC協議是ISO制定的高級數據鏈路控制規范的簡單版本，也是面向位的同步鏈路。該協議主要用來傳輸交互的數據信息，其信息幀承載上層HCP（主機控制協議）的包數據。此外，SHDLC協議還具有流控管理、錯誤檢查、出錯后數據重傳等功能。為了保證數據的正確發送與接收，兼容NFC芯片與UICC不同速率傳輸的通信能力，在使用SHDLC協議通信前，首先要建立數據鏈路，雙方協商滑動窗口的大小。
2.2 SWP連接方案
本文中，CLF嵌入在手機內部，UICC使用的是SIM卡，手機通過SIM卡與NFC芯片通信。NFC芯片與SIM卡的連接方案有多種，本文提出的是基于C6引腳的SWP（單線協議）方案。SWP協議連接手機NFC芯片與SIM卡，規定兩者之間的通信接口。圖3是SWP連接方案的示意圖。［4］
圖3 SWP連接方案示意圖
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