基于NFC控制器的電子錢包設計

1 背景

NFC即近距離無線通信。是由恩智浦公司發起，由諾基亞、索尼等著名廠商聯合主推的一項無線技術---在單一芯片上結合感應式讀卡器、感應式卡片和點對點的功能，能在短距離內與兼容設備進行識別和數據交換。NFC具有雙向連接和識別的特點，工作于13.56MHz頻率范圍，作用距離接近10厘米。NFC技術在ISO 18092、ECMA 340和ETSI TS 102 190框架下推動標準化，同時也兼容應用廣泛的ISO 14443 Type-A、B以及Felica標準非接觸式智能卡。

PN544符合歐洲電信標準協會(ETSI)制定的最新NFC規范，能夠為手機制造商和電信營運商提供完全兼容的平臺，用以推出下一代NFC設備和服務：PN544完全兼容現已發布的所有通過單線協議(SWP) 連接SIM卡和主機控制器接口(HCI)的NFC規范。

PN65O即為PN544加上NXP的SmartMX安全模塊，PN544和PN65O硬件PIN 對 PIN 完全兼容。同時，PN65O / PN544還提供多種主機接口選擇 ，確保手機制造商實現輕松集成High Speed UART、SPI、I2C，并支持多種RF接口協議：ISO14443A/B 、ISO15693、MIFARE、Felica.此外，恩智浦與Gemalto、Oberthur Technologies和Giesecke & Devrient等領先SIM卡制造商密切合作，以確保包括MIFARE技術在內的SWP接口的互通。

2 NFC電子錢包總體結構

2.1 NFC PN544 / PN65O的結構框圖

如下圖1為NFC PN544 / PN65O的結構框圖。

圖1 NFC PN544 / PN65O 硬件電路框圖

2.2 PN544和PN65O優勢特性

(1)小尺寸，便于進行尺寸優化

(2)低功耗

(3)電池關閉及低電量工作模式

(4)可選與平臺無關的軟件堆棧

(5)提供GPIO PORT 可供外部單元控制

(6)中斷 IRQ 可使外部控制單元的命令通訊更簡易

(7)支持安全單元控制接口

(8)整合電源控制單元

3 關于NXP最新的NFC電子錢包解決方案

NFC電子錢包功能是以手機為交易平臺 ，由PN544 NFC控制器 (PN65O內置了安全模塊)和安全模塊兩大部分實現移動支付及數據交換功能。

3.1 RF 部分

NFC 射頻電路是由 EMC 濾波電路、匹配電路、接收電路、天線等四部分組成。

3.2 EMC電路

由于該系統是以13.56MHz的操作頻率為基礎。該頻率由石英晶振產生。與此同時還會產生高階諧波。為了符合內部電磁兼容性規則，13.56MHz的三次、五次及五次以上的高階諧波必須適當的抑止。所以該EMC電路配置為一LC低通濾波器，用來濾除高次諧波。

3.3 天線匹配電路

由于天線線圈本身是一個低阻抗的設備，為了能夠把NFC IC 送出的能量以最大化的傳遞給天線 ，所以在天線與NFC IC間須加一匹配電路 。消除因不匹配而造成的信號反射形成的能量損失。

3.4接收電路

由R127，C118，R128，C119組成，芯片內部產生的Vmid電位作為RX管腳的輸入電位，為減少擾動，需用電容將Vmid接地。Vmid的偏置電壓可以增加Rx 腳的電壓驅動。圖2 所示的為NFC 射頻接收電路。

圖2 NFC射頻部分電路

3.5 NFC與SIM卡安全模塊接口電路

NFC IC帶有SWP一線接口可以實現與SIM卡的數據通訊，其參考電路如下圖3所示。

圖3 NFC與SIM卡安全模塊接口電路

4 PN65O / PN544 Demo Board 展示

關于PN65O / PN544 Demo Board 展示如圖4 所示，如5 為Android開發平臺示意圖。

圖4:PN65O / PN544 Demo Board 示意圖

圖5:Android開發平臺展示圖

5 結論

本文的NXP實用的NFC電子錢包解決方案，以13.56MHz的操作頻率為基礎，以手機為交易平臺 ，由NXP PN544 NFC控制器 (PN65O內置了安全模塊)和安全模塊兩大部分實現移動支付及數據交換功能，為電子支付提供便捷、安全、超凡體驗。