基于NFC控制器的电子钱包设计

1 背景

NFC即近距离无线通信。是由恩智浦公司发起，由诺基亚、索尼等着名厂商联合主推的一项无线技术---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。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。

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电信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。

PN65O即为PN544加上NXP的SmartMX安全模块，PN544和PN65O硬件PIN 对 PIN 完全兼容。同时，PN65O / PN544还提供多种主机接口选择 ，确保手机制造商实现轻松集成High Speed UART、SPI、I2C，并支持多种RF接口协议：ISO14443A/B 、ISO15693、MIFARE、Felica.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。

2 NFC电子钱包总体结构

2.1 NFC PN544 / PN65O的结构框图

如下图1为NFC PN544 / PN65O的结构框图。

图1 NFC PN544 / PN65O 硬件电路框图

2.2 PN544和PN65O优势特性

(1)小尺寸，便于进行尺寸优化

(2)低功耗

(3)电池关闭及低电量工作模式

(4)可选与平台无关的软件堆栈

(5)提供GPIO PORT 可供外部单元控制

(6)中断 IRQ 可使外部控制单元的命令通讯更简易

(7)支持安全单元控制接口

(8)整合电源控制单元

3 关于NXP最新的NFC电子钱包解决方案

NFC电子钱包功能是以手机为交易平台 ，由PN544 NFC控制器 (PN65O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。

3.1 RF 部分

NFC 射频电路是由 EMC 滤波电路、匹配电路、接收电路、天线等四部分组成。

3.2 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。

3.3 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。

3.4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。图2 所示的为NFC 射频接收电路。

图2 NFC射频部分电路

3.5 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，其参考电路如下图3所示。

图3 NFC与SIM卡安全模块接口电路

4 PN65O / PN544 Demo Board 展示

关于PN65O / PN544 Demo Board 展示如图4 所示，如5 为Android开发平台示意图。

图4:PN65O / PN544 Demo Board 示意图

图5:Android开发平台展示图

5 结论

本文的NXP实用的NFC电子钱包解决方案，以13.56MHz的操作频率为基础，以手机为交易平台 ，由NXP PN544 NFC控制器 (PN65O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，为电子支付提供便捷、安全、超凡体验。