如何設計基于NFC無電池鍵盤？

此解決方案使用近場通信 (NFC) 技術實現(xiàn)了無電池鍵盤。此解決方案的核心部分是可以由主機微控制器讀寫的TI動態(tài)NFC標簽。支持NFC的手機可以快速發(fā)現(xiàn)并識別該鍵盤，然后在鍵盤和應用程序之間建立連接。此設計是無電池系統(tǒng)(即，無需電池即可工作)，可以利用該系統(tǒng)構建具有優(yōu)化尺寸的產(chǎn)品(例如薄鍵盤)以及重量更輕的產(chǎn)品(例如易于攜帶)。

特性

● 無電池解決方案

● 標準PC/AT鍵盤字符集

● 大于400個字符/分鐘的輸入能力

● MSP430 MCU和RF430CL330標簽的功耗都約為20 mW

● 用于能量收集的低成本PCB線圈天線

● 提供Android測試工具和InputMethod應用程序

原理框圖

無電池近場通信(NFC)鍵盤原理圖

硬件框圖

無電池近場通信(NFC)鍵盤硬件框圖

相關器件

1.(TI)MSP430FR573x MSP430FR572x混合信號微控制器

德州儀器(TI)MSP430FR573x系列超低功率微控制器由多個器件組成，這些器件特有嵌入式FRAM非易失性存儲器，超低功率16位MSP430 CPU，以及針對多種應用的不同外設。 此架構，F(xiàn)RAM，和外設，與7種低功率模式組合在一起，針對在便攜式和無線感測應用中實現(xiàn)延長電池壽命進行了優(yōu)化。FRAM 是一款全新的非易失性存儲器，此存儲器將SRAM的速度，靈活性，和耐久性與閃存的穩(wěn)定性和可靠性結合在一起，總體能耗更低。外設包括一個10位模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，一個具有電壓基準生成和滯后功能的16通道比較器，3 條支持I2C，SPI，或UART協(xié)議的增強型串行通道，一個內(nèi)部DMA，一個硬件乘法器，一個實時時鐘 (RTC)，5 個16位定時器和數(shù)字I/O。

MSP430FR573x MSP430FR572x 混合信號微控制器功能框圖

2.RF430CL330H 動態(tài) NFC 接口轉(zhuǎn)發(fā)器

德州儀器(TI)動態(tài)NFC接口應答機RF430CL330H是一個NFC標簽類型4器件，此器件將一個無線NFC接口和一個接線SPI或I2C接口組合在一起，將此器件與一個主機相連。 SRAM內(nèi)的NDEF消息可由集成型SPI或I2C串行通信接口寫入和讀取，而此消息也可通過集成型ISO14443B兼容RF接口(支持高達848kbps數(shù)據(jù)速率)進行無線存取和更新。

這可實現(xiàn)針對替代載波的NFC連接切換，如同，低功耗 (BLE)，和 Wi-Fi 等，只需一次敲擊的簡便且直觀的配對過程或認證過程。作為一個常見NFC接口，RF430CL330H使得終端設備能夠與啟用NFC的智能手機、平板電腦和筆記本電腦的快速增長的基礎設施進行通信。

RF430CL330H 動態(tài)NFC接口轉(zhuǎn)發(fā)器功能框圖

3.TPS70933 具有反向電流保護的 150mA、30V 超低 IQ、寬輸入、低壓降穩(wěn)壓器

TPS709xx 系列線性穩(wěn)壓器是設計用于功耗敏感類應用的超低靜態(tài)電流器件。一個精密帶隙和誤差放大器在溫度范圍內(nèi)的精度為2%。只有1μA 的靜態(tài)電流使得這些器件成為要求極小閑置狀態(tài)功率耗散的電池供電類常開系統(tǒng)的理想解決方案。為了增加安全性，這些器件還具有熱關斷、電流限制和反向電流保護功能。通過將使能(EN)引腳下拉至低電平可將這些穩(wěn)壓器置于關斷模式。這個模式的關斷電流低至150nA(典型值)。

TPS70933功能框圖