13.56MHz NFC 简单介绍

NFC系统

近场通信（NFC）是一种射频识别系统（RFID），该技术可以使通信两端使用13.56-MHz的RFID频段进行短距离的快速通信。NFC技术作为基于工作频率在13.56MHz RFID 的非接触式卡标准，其是随着智能手机端移动支付的大规模应用，手机配置NFC，才使得这一技术流行开来。目前，因为NFC具有低功耗、无需电池等优良特性，所以近场通讯技术开始出现在医学的应用之中，例如利用无源标签对患者身份与病症识别、药品库存识别及控制以及一些植入式的医疗器械等。。

NFC系统是属于RFID系统中的一种，典型的系统由应答器、读写器以及应用系统组成，如下图所示。

 

图1 RFID系统的组成框图

通常来说，NFC系统是由一对 NFC 设备及其之间的相互通讯组成^[21]。应答器（又可称射频标签），一般来说是要安放在识别的物体表面，标签存储着被识别物体的数据或者采集到的信息，这些信息可被读写器进行射频识别，从而读写器就从这一标签当中读出来可获得的有效的数据或采集的数据，标签是由一片NFC芯片和外接天线（能量耦合元件）构成，NFC芯片上还集成了ADC、FRAM、CPU等部分，每个射频标签在其内部都出厂存有着唯一的可识别信息，使用者可以很方便的对不同的应答器进行分类及管理^[20]。

在无源NFC系统中，因为NFC阅读器与NFC应答器间的能量与数据的传输是采用“问答”的形式进行的，所以控制这个通讯序列是需要一定的时序控制。在这种情况下，阅读器除了还要无线供能之外，还要进行通讯时序控制。

NFC系统的能量以电感耦合（电磁感应）的方式通过天线来进行无线的能量传输，其射频载波频率为 13.56MHz，采用电感耦合方式的无源射频标签的典型的工作距离为10-20cm，在此距离范围内，可以进行能量传输与数据通信，如图2所示。

 

图2 RFID电磁感应的原理效果图

详细来说，NFC两端通讯的过程如下：上位机可以控制NFC读写器，通过串口给读写器写入将要发送的信息，读写器天线将信息发射给距离内的射频标签，此时无线能量传输也在进行，在距离范围之内的标签获得能量且激活，信息通过标签端的天线处理后直接进入芯片的寄存器区，之后标签上采集或存储的信息可以由上位机写入的程序控制后，通过标签端的外围天线发射到读写器；之后读写器将从寄存器读来的信息送到上位机进行下一步的处理；上位机得到NFC读写器传输来的数据之后，进行下一步的数据处理分析并存储，这样就实现了NFC两端的相互通信^[20]。

NFC技术拥有着两种通讯模式：主动通讯模式和被动通讯模式，分别如图3 、图4所示。在3主动通讯模式中，读写器和标签端都可以从自身产生射频场，也就是可以自身供给能量，两端相互之间可以按时序传输信号。但在图4被动通讯模式中，就只有读写器端能够产生射频场，标签收到能量被激活后可以发射信息回答读取器。

 

图3 主动通讯模式

 

 

 

图4 被动通讯模式