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智能手持终端NXP NFC方案与市场前景
2013-03-21    来源作者:我爱方案网

摘要:在国内移动支付标准逐步明朗化,在采用国际标准的13.56Mhz 前提下,NFC方案具有巨大的潜力。大联大旗下品佳集团的NXP NFC方案,支持短距离无线通信技术,移动支付,读卡器、感应式卡片和点对点的功能,该方案已被三星采用。


一. NFC 技术芯片介绍:

品佳目前主推的NXP NFC芯片为PN544和PN65N。PN544符合欧洲电信标准协会(ETSI)制定的最新NFC规范,能够为手机制造商和行动营运商提供完全兼容的平台,用以推出下一代NFC设备和服务。PN544完全兼容现已发布的所有通过单线协议(SWP) 连接SIM卡和主机控制器接口(HCI)的NFC规范。此外,恩智浦与Gemalto、Oberthur Technologies和Giesecke & Devrient等领先SIM卡制造商密切合作,以确保包括MIFARE技术在内的SWP接口的互通。PN65N即为PN544加上NXP的SMART MX安全模块,PN544和PN65N硬件PIN 对 PIN 完全兼容。

PN544和PN65N具有如下优势
      ● 小尺寸,便于进行尺寸优化
      ● 低功耗
      ● 电池关闭及低电量工作模式
      ● 可选与平台无关的软件堆栈
      ● 提供GPIO PORT 可供外部单元控制
      ● 中断 IRQ 可使外部控制单元的命令通讯更简易
      ● 支持安全单元控制接口
      ● 整合电源控制单元

      PN65N / PN544提供多种主机接口选择 ,确保手机制造商实现轻松集成
      1. High Speed UART
      2. SPI
      3. I2C

支持多种RF接口协议:ISO14443A/B ;ISO15693 ;MIFARE ;Felica

二. NFC 手机移动支付实现原理

NFC 硬件电路框图

NFC 电子钱包功能 是以手机为交易平台 ,由PN544  NFC控制器 (PN65N 内置了安全模块)和安全模块两大部分实现移动支付及数据交换功能。

RF 部分:NFC 射频电路是由 EMC 滤波电路 ,匹配电路 ,接收电路 ,天线 四部分组成。

EMC 电路:由于该系统是以13.56MHz的操作频率为基础。该频率由石英晶振产生。与此同时还会产生高阶谐波。为了符合内部电磁兼容性规则,13.56MHz的三次、五次及五次以上的高阶谐波必须适当的抑止。所以该EMC 电路配置为一 LC低通滤波器,用来滤除高次谐波。

天线匹配电路 ,由于天线线圈本身是一个低阻抗的设备,为了能够把NFC IC 送出的能量以最大化的传递给天线 ,所以在天线与NFC IC 间须加一匹配电路 。消除因不匹配而造成的信号反射形成的能量损失。

接收电路由 R127 ,C118 ,R128 , C119 组成 ,芯片内部产生的Vmid电位作为RX管脚的输入电位 ,为减少扰动,需用电容将Vmid接地。Vmid 的偏置电压可以增加Rx 脚的电压驱动。

NFC 射频部分电路

NFC射频部分电路

NFC 与 SIM卡安全模块接口电路 ,NFC IC 带有 SWP 一线 接口 可以实现与SIM 卡的数据通讯,参考电路为

NFC

三.NFC 技术应用与前景

NFC设备可以用作非接触式智能卡、智能卡的读写器终端以及设备对设备的数据传输链路。其应用广泛,NFC应用可以分为四个基本类型。诸如门禁管制或交通/活动检票之类的应用,用户只需将储存有票证或门禁代码的设备靠近阅读器即可。还可用于简单的数据撷取应用,例如从海报上的智能标签读取网址。

接触、确认。移动付费之类的应用,用户必须输入密码确认交易,或者仅接受交易。

接触、连接。将两台支持NFC的设备链接,即可进行点对点网络数据传输,例如下载音乐、交换图像或同步处理通信录等。

接触、探索。NFC设备可提供不止一种功能,消费者可探索了解设备的功能,找出NFC设备潜在的功能与服务。

1. NFC用于智能媒体

对于配备NFC的电话,利用其读写器功能,用户只需接触智能媒体即可获取丰富的信息或下载相关内容。此智能媒体带有一个成本很低的RFID(嵌入或附加在海报中)标签,可以通过移动电话读取,借此发现当前环境下丰富多样的服务项目。并且手机可以启动移动网络服务请求,并立即按比例增加运营商的网络流量。运营商可以投资这个“即时满足”工具,通过铃声下载、移动游戏和其他收费的增值服务来增加收入。

2. NFC用于付款和购票等

最早在移动电话上使用非接触式智能卡,只是将卡粘到电话中。也并未通过非接触式卡提供任何增值服务,而且也不利用移动电话的功能或移动电话网络。之后经过改进,虽将非接触式智能卡集成到电话中,但仍然是基于传统智能卡部署的封闭系统。我们现在正见证向NFC电话发展的趋势,这种电话充分利用移动电话功能和移动电话网络,还提供卡读写器和设备对设备连接功能。

使用非接触式智能卡的支付方式在美国和亚太地区发展势头良好。Visa、MasterCard和美国运通等信用卡的内置支付程序可以安全地存储在设备上的安全IC内。这样,NFC电话就可以充分利用现有的支付基础架构,并能够支持移动电话公司的新服务项目。

3. NFC用于电子票证

电子票证是以电子方式存储的访问权限,消费者可以购买此权限以获得娱乐场所的入场权。整个电子票证购买过程只需几秒钟,对消费者而言非常简单便捷。在收集并确认了消费者的支付信息后,电子票证将自动传输到消费者的移动电话或安全芯片中。

用户将移动电话靠近自动售票终端,即开始交易。用户与服务设备充分交互,然后通过在移动电话上确认交易,完成购买过程。到娱乐场所时,用户只需将自己的移动电话靠近安装在入口转栅上的阅读器即可,阅读器在检查了票证的有效性后允许进入。

4. NFC用于连接和作为无线启动设备

消费者希望无线连接简单便捷,但对消费者承诺的便利性和移动性却仍未兑现。虽然使用方便已成为消费者优先选择的主要动因,但安全性能也是一种必要的因素。

NFC 手机应用远远不只是支付功能 ,其之广远远超出了我们的预想:

NFC

NFC存在着巨大的潜力去改变消费者行为和消费习惯,并为移动商务创造新的商机。其独特的简单操作方式使其特别方便消费者使用,其具有的安全性使其成为付费和金融应用的理想选择,这些都是这一技术得到普及的关键因素。

恩智浦预计NFC的发展前途无限。业界分析师也认为,NFC的应用潜力强劲,会广泛用于票务应用、音乐下载等许多销售终端。

NFC能帮助人们在许多不同的设备间交换各种信息内容,如音乐、信息、照片、视频剪辑、电影等等,还可以购买新的信息内容。手机中的NFC是我们的目标-一个随时随地接入信息、娱乐和服务的世界成为现实的关键。

5. 品佳 PN65N / PN544 Demo Board 展示:

品佳 PN65N / PN544 Demo Board 展示:

Android开发平台

Android开发平台

四, 方案市场前景

本方案目前主要的应用产品为智能手机和平板电脑, 2012年全球智能手机的预计出货量为6.3亿支,采用NXP NFC 方案的手机在三星等主流手机厂商带领下,越来越多的手机品牌在采用这个领先的方案。在国内移动支付标准逐步明朗化,将采用国际标准的13.56Mhz 前提下,本方案将有具有巨大的潜力。

方案前景

五.NFC 技术概要:

NFC英文全称Near Field Communication,近距离无线通信。是由恩智浦公司发起,由诺基亚、索尼等著名厂商联合主推的一项无线技术,NFC由非接触式射频识别(RFID)及互联互通技术整合演变而来,在单一芯片上结合感应式读卡器、感应式卡片和点对点的功能,能在短距离内与兼容设备进行识别和数据交换。这项技术最初只是RFID技术和网络技术的简单合并,现在已经演变成一种短距离无线通信技术,发展态势相当迅速。NFC具有双向连接和识别的特点,工作于13.56MHz频率范围,作用距离接近10厘米。NFC技术在ISO 18092、ECMA 340和ETSI TS 102 190框架下推动标准化,同时也兼容应用广泛的ISO 14443 Type-A、B以及Felica标准非接触式智能卡。

NFC具有三种工作模式
    ● Card Emulation模式
       移动支付,票证,通道控制,收费站,停车卡等
    ● Peer-to-Peer通讯模式       数据交换:快速,容易,方便实现设备的建立,配置和连通
    ● Reader模式   内容分发,信息访问,广告宣传

NFC三种工作模式

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