Nfc装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种NFC装置，所述NFC装置与外部的主机设备连接，并且所述NFC装置包括微处理器、NFC控制器、天线及匹配电路；所述微处理器包括：接口，所述主机设备通过所述接口与所述NFC装置连接，所述主机设备与所述NFC装置通过所述接口传输接口指令；NFC协议栈模块，用于实现NFC业务；NFC管理模块，用于解析所述接口指令，并根据所述接口指令控制所述NFC协议栈模块执行所述NFC业务；所述NFC控制器分别与所述微处理器和所述天线及匹配电路连接；所述天线及匹配电路，用于与外部的NFC设备进行近场通信。
【专利说明】NFC装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及NFC (Near Field Communication,近距离无线通信)【技术领域】，尤其涉及一种搭载NFC协议栈的NFC装置。
【背景技术】
[0002]NFC技术是由飞利浦公司和索尼公司共同开发的。NFC是一种非接触式识别和互联技术，可以在移动设备、消费类电子产品、计算机和智能控件工具间进行近距离无线通信。为了推动NFC的发展和普及，业界创建了一个非营利性的标准组织一NFC Forum，用于促进NFC技术的实施和标准化，确保设备和服务之间协同合作。
[0003]随着近距离无线通信技术的发展，越来越多的手机已经支持NFC的功能，并能运行在读写器模式，点到点模式，卡模拟模式这三种模式之下。目前的NFC手机内均包含了NFC控制器芯片及射频天线外围电路，NFC协议栈软件，NFC应用程序框架及应用程序。NFC控制器芯片及射频天线外围电路，位于整个软硬件系统的最下层，完成在射频层面的通信，提供标准化组织定义的较为低层次的通信接口，如HCI(Host Controller Interface,主机控制接口)接口，NCI (NFC Controller Interface，NFC控制器接口)接口等。NFC协议栈软件运行在手机主CPU (Central Processing Unit,中央处理器)之上,通过NFC控制器芯片提供的接口与之通信，实现NFC Forum标准化组织定义的读写器、点到点、卡模拟这三个种模式所需的协议，以保证手机之间可以基于NFC进行交互。NFC应用程序框架及应用程序，从软件架构的角度看，运行在NFC协议栈软件之上，完成具体的如读卡写卡，交换名片等基于NFC的用户业务。
[0004]虽然手机中已经集成进入NFC的协议栈软件，但是对于其他很多非手机的主机设备，如打印机、路由器、照相机等，如要具备NFC功能，除了将NFC控制器芯片放在主机设备中之外，还需实现具有NFC-forum标准化组织所定义规范的NFC协议栈软件，以及NFC天线的设计及优化。
[0005]实现并测试通过这些NFC-forum标准化组织所定义的规范，其工作量巨大，对于这些设备厂商来说是不可承受的；同时射频天线的设计及优化也较为耗时且有一定技术难度。
[0006]综上可知，现有技术在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。实用新型内容
[0007]针对上述的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种NFC装置，所述NFC装置与不具备NFC功能的设备主机连接后，所述设备主机与所述NFC装置之间通过收发接口指令即可实现各种NFC功能。
[0008]为了实现上述目的，本实用新型提供一种NFC装置，所述NFC装置与外部的主机设备连接，并且所述NFC装置包括微处理器、NFC控制器、天线及匹配电路；
[0009]所述微处理器包括:[0010]接口，所述主机设备通过所述接口与所述NFC装置连接，所述主机设备与所述NFC装置通过所述接口传输接口指令；
[0011 ] NFC协议栈模块，用于实现NFC业务；
[0012]NFC管理模块，用于解析所述接口指令，并根据所述接口指令控制所述NFC协议栈模块执行所述NFC业务；
[0013]所述NFC控制器分别与所述微处理器和所述天线及匹配电路连接；
[0014]所述天线及匹配电路，用于与外部的NFC设备进行近场通信。
[0015]根据本实用新型所述的NFC装置，所述NFC协议栈模块实现的所述NFC业务对应的工作模式包括读写器模式、点到点模式或者卡模拟模式。
[0016]根据本实用新型所述的NFC装置，若所述NFC装置配置在所述三种工作模式下，所述NFC装置会动态检测所述NFC设备的工作模式，识别出所述NFC设备当前运行的第一工作模式，选择出与所述第一工作模式匹配的第二工作模式，然后发送所述接口指令通知所述主机设备。
[0017]根据本实用新型所述的NFC装置，若所述NFC设备运行于所述卡模拟模式，所述主机设备通过所述接口指令并携带发出的第一读指令，发送到所述NFC装置；所述NFC装置将所述第一读指令发送到所述NFC设备；所述NFC设备向所述NFC装置发送第一读指令响应，所述NFC装置通过所述接口指令并携带所述第一读指令响应发送给所述主机设备；
[0018]若所述NFC设备运行于所述点到点模式，所述主机设备发送点到点写指令并携带第一数据到所述NFC装置；所述NFC装置将所述第一数据发送给所述NFC设备；或者，所述NFC装置收到所述NFC设备发来的第二数据后，所述NFC装置使用点到点读指令并携带所述第二数据发回到所述主机设备；
[0019]若所述NFC设备运行于所述读写器模式，所述NFC装置通过所述接口指令并携带所述NFC设备发出的第二读指令，发送到所述主机设备；所述主机设备再通过所述接口指令携带第二读指令响应，发送给所述NFC装置，再由所述NFC装置将所述第二读指令响应发回给所述NFC设备。
[0020]根据本实用新型所述的NFC装置，当两个NFC装置之间的距离的等于或小于预定的距离阈值时，建立双向的透传模式，所述主机设备发到一个所述NFC装置的数据都会传递到另一个所述NFC装置；当所述两个NFC装置之间的距离大于所述距离阈值时，所述透传模式结束。
[0021]根据本实用新型所述的NFC装置，所述微处理器装载有嵌入式实时操作系统，所述NFC协议栈模块和所述NFC管理模块运行于所述嵌入式实时操作系统中。
[0022]根据本实用新型所述的NFC装置，所述接口为有线接口，所述微处理器还包括有线连接驱动模块，所述有线连接驱动模块用于为所述有线接口提供驱动程序。
[0023]根据本实用新型所述的NFC装置，所述接口指令为AT指令。
[0024]根据本实用新型所述的NFC装置，所述NFC控制器设有HCI接口或者NCI接口。
[0025]根据本实用新型所述的NFC装置，所述NFC管理模块用于在所述接口上收发所述主机设备发来的所述接口指令,并向所述NFC协议栈模块发出请求及接收从所述NFC协议栈模块发出的响应或者事件，并合成接口指令响应，发回给所述主机设备。
[0026]本实用新型NFC装置与不具备NFC功能的设备主机连接后，所述设备主机与所述NFC装置之间通过收发接口指令即可实现各种NFC功能。所述设备主机无需修改硬件，而只需硬件上连接所述NFC装置并收发接口指令即可，主机设备侧软件工作量较小，且占用主机设备的系统资源也较小，从而大大提高了具有NFC功能的主机设备的上市速度。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1是本实用新型NFC装置的结构示意图。
[0028]图2是本实用新型NFC装置的优选实例结构图。
【具体实施方式】
[0029]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0030]图1是本实用新型NFC装置的结构示意图，所述NFC装置100搭载有NFC协议栈，且NFC装置100与主机设备200连接，所述NFC装置100包括微处理器10、NFC控制器20、天线及匹配电路30，其中:
[0031]所述微处理器10包括:
[0032]接口 11，主机设备200通过接口 11与NFC装置100连接，所述主机设备200与NFC装置100通过接口 11传输接口指令来使用NFC功能。所述接口指令优选为AT指令。
[0033]NFC协议栈模块12，用于实现NFC业务。NFC协议栈模块12中设有各种NFC协议栈软件，用于实现NFC的读写器模式，点到点模式，卡模拟模式三种功能所需要的NFC-forum标准化组织定义的规范。其中:
[0034]读写器模式:支持对不同类型卡片命令的处理，包括NFC Forum标准化组织定义的 Typel, Type2, Type3, Type4 卡片,Mifare 卡片,Felica 卡片，I SOl5693 卡片等，支持 NDEF(NFC Data Exchange Format, NFC 数据交换格式)的读写，NDEF 消息解析，RTD (RecordTypeDefinition,记录类型定义)格式的解析等。
[0035]点到点模式:支持NFC Forum标准化组织定义的LLCP (Logical Link ControlProtocol,逻辑链路控制协议)，SNEP (Simple NDEF Exchange Protocol,简单 NDEF 交换协议)，NDEF 协议，NPP (Network Printing Protocol,网络打印协议)等。
[0036]NFC管理模块13，用于解析所述接口指令，并根据所述接口指令控制所述NFC协议栈模块12执行所述NFC业务。
[0037]所述NFC控制器20，分别与微处理器10和天线及匹配电路30连接。微处理器芯片10通过NFC控制器芯片20的硬件接口与之相连。所述NFC控制器20应该设有HCI (HostController Interface,主机控制接口)接口，NCI (NFC Controller Interface, NFC 控制器接口)接口。
[0038]所述天线及匹配电路30，用于与外部的NFC设备300进行近场通信。优选的是，所述天线及匹配电路30可与其他NFC设备300的建立基于13.56MHz的射频物理通道。
[0039]本实用新型可使设备厂商无需实现NFC-forum标准化组织定义的规范，并无需考虑NFC的天线设计及优化。可直接基于NFC装置100简单的接口指令完成NFC的读写器、点到点、卡模拟三种功能，极大地提高了具有NFC功能产品上市的速度。[0040]所述微处理器10装载有嵌入式实时操作系统，所述NFC协议栈模块12和所述NFC管理模块13运行于所述嵌入式实时操作系统中。NFC装置100内的相关软件部分均运行在嵌入式实时操作系统上，所述嵌入式实时操作系统可为FreeRTOS,uc/os,uc/os II,Nucleus, vxworks, uclinux 等。
[0041]所述NFC管理模块13用于在所述接口 11上收发主机设备200发来的所述接口指令，并向所述NFC协议栈模块13发出请求及接收从NFC协议栈模块13发出的响应或者事件，并合成接口指令响应，发回给主机设备200。
[0042]所述微处理器10的接口 11优选为有线接口，包括UART(Universal AsynchronousReceiver/Transmitter,通用异步收发器)串口，USB (Universal Serial Bus,通用串行总线)接口等。所述微处理器10还包括有线连接驱动模块14，所述有线连接驱动模块14用于为所述有线接口提供驱动程序。
[0043]所述NFC协议栈模块12实现的所述NFC业务对应的工作模式包括读写器模式、点到点模式或者卡模拟模式。主机设备200可通过发送接口指令来控制NFC装置100，NFC装置100也以接口指令响应的方式通知主机设备200相关事件。所述NFC装置100可配置为运行在一种或者多种工作模式下；若被配置为工作在所有三种模式下，NFC装置100可动态地识别对端NFC设备300的运行模式，选择与之匹配的工作模式进行通信，并通过指令通知主机设备200。具体的是，若所述NFC装置100配置在所述三种工作模式下，所述NFC装置100会动态检测到NFC设备300的工作模式，识别出NFC设备300当前运行的第一工作模式，选择出与第一工作模式匹配的第二工作模式，然后发送所述接口指令通知主机设备200，通知其读卡器、点到点或卡模拟设备之一出现。随后:
[0044]若NFC设备300运行于所述卡模拟模式，主机设备200通过所述接口指令并携带发出的第一读指令，发送到所述NFC装置100 ;所述NFC装置100将第一读指令发送到NFC设备300 ；NFC设备300向所述NFC装置100发送第一读指令响应，所述NFC装置100通过所述接口指令并携带第一读指令响应发送给主机设备200。例如，若是运行在卡模拟模式下的NFC设备300出现(或者传统卡片)，主机设备200可发送读写NDEF消息的接口指令，对卡片进行操作，操作成功后，NFC装置100返回运行成功指令。
[0045]若NFC设备300运行于所述点到点模式，主机设备200发送点到点写指令并携带第一数据到所述NFC装置100。所述NFC装置100将第一数据发送给NFC设备300。或者，所述NFC装置100收到NFC设备300发来的第二数据后，所述NFC装置100使用点到点读指令并携带第二数据发回到主机设备200。
[0046]若NFC设备300运行于所述读写器模式，所述NFC装置100通过所述接口指令并携带NFC设备300发出的第二读指令，发送到主机设备200。主机设备200再通过所述接口指令携带第二读指令响应，发送给所述NFC装置100，再由所述NFC装置100将第二读指令响应发回给NFC设备300。例如，若是运行在读写器模式下的NFC设备300出现(或者传统读写器)，NFC装置100通过接口指令并携带外部读写器发出的I3DU (Protocol Data Unit,协议数据单元)命令，发送到主机设备200。主机设备200再通过接口指令携带PDU命令的响应，发送给NFC装置100，再由NFC装置100将此PDU命令的响应发回给外部读写器；按此交互方式，完成卡模拟的过程。
[0047]在NFC协议栈模块12及NFC管理模块13的共同作用下，本NFC装置100还可在运行在一种透传模式下。在透传模式下，当两个NFC装置100相互靠近且两者之间的距离的等于或小于预定的距离阈值时，建立双向的透传模式，主机设备200发到一个所述NFC装置100的数据都会被忠实地传递到另一个所述NFC装置100。当所述两个NFC装置100相互离开且两者之间的距离大于所述距离阈值时，所述透传模式结束。
[0048]本实用新型可让不具备NFC功能且设备内软硬件资源有限的主机设备200，如打印机，路由器，白色家电设备等，通过接口与NFC装置100连接后，通过收发简单的接口指令，即可具备NFC的所有三种模式的功能。主机设备200无需修改已有硬件，只需硬件上连接NFC装置100，收发接口指令即可，主机设备200侧软件工作量较小，占用主机设备200的系统资源(如flash，RAM, CPU执行时间等)也较小。
[0049]图2是本实用新型NFC装置的优选实例结构图，包括:运行有嵌入式实时操作系统FreeRTOS的STM32单片机芯片，运行于STM32FreeRT0S环境中的NFC协议栈软件及NFC管理软件，NFC控制芯片ST21NFCA，天线及匹配电路。
[0050]STM32单片机芯片是意法半导体公司的一款基于32位ARM处理器的单片机芯片，具有丰富的片上资源，如USB接口，UART接口，I2C( Inter-1ntegrated Circuit，集成电路)接口，片上RAM (Random Access Memory,随机存取存储器),片上Flash (闪存)等。
[0051]主机设备200通过STM32芯片的UART接口与本实例NFC装置100相连接，通过在此UART接口上发送接口指令来控制NFC装置100，并接收从NFC装置100返回的接口指令响应，以获取NFC相关数据；
[0052]外部接口指令可使用AT命令格式的指令，或同等类似的指令，NFC装置100使用AT命令格式作为接口命令的格式；
[0053]在STM32单片机芯片上运行NFC协议栈软件(即NFC协议栈模块)及NFC管理软件(即NFC管理模块)，NFC管理软件负责在UART串行口上收发AT指令，并向NFC协议栈软件发出请求及接收从NFC协议栈软件发出的响应或者事件，并合成AT指令响应，发回给主机设备200 ；
[0054]NFC管理软件收到协议栈软件的事件通知后，通过UART 口发送AT响应指令通知主机设备200，RF (Radio Freqency,射频)电路感应到其他NFC设备300，并在此AT指令中携带NFC设备信息；再由主机设备200根据NFC设备300的运行模式(传统卡片及传统读写器，对应运行在卡模拟及读写器模式下的NFC设备300)，发送对应的AT指令，与对端NFC设备300通信，并接收携带对端NFC设备300数据的AT指令。
[0055]NFC协议栈软件，动态监测到对端NFC设备300的运行模式并通知NFC管理软件，再由NFC管理软件通过AT命令通知主机设备200 ;根据NFC管理软件的请求，NFC协议栈软件运行在读写器、点到点、卡模拟三种模式下，在不同模式下，实现NFC-Forum标准化组织定义的相关规范。
[0056]ST21NFCA是意法半导体公司的NFC控制器芯片，具有I2C以及SPKSCSI ParallelInterface，并行SCSI)接口，本实例中采用I2C接口与STM32单片机相连。ST2INFCA芯片再与板上天线及RF匹配电路相连接。
[0057]综上所述，本实用新型NFC装置与不具备NFC功能的设备主机连接后，所述设备主机与所述NFC装置之间通过收发接口指令即可实现各种NFC功能。所述设备主机无需修改硬件，而只需硬件上连接所述NFC装置并收发接口指令即可，主机设备侧软件工作量较小，且占用主机设备的系统资源也较小，从而大大提高了具有NFC功能的主机设备的上市速度。
[0058]当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。
【权利要求】
1.一种NFC装置，其特征在于，所述NFC装置与外部的主机设备连接，并且所述NFC装置包括微处理器、NFC控制器、天线及匹配电路； 所述微处理器包括: 接口，所述主机设备通过所述接口与所述NFC装置连接，所述主机设备与所述NFC装置通过所述接口传输接口指令； NFC协议栈模块，用于实现NFC业务； NFC管理模块，用于解析所述接口指令，并根据所述接口指令控制所述NFC协议栈模块执行所述NFC业务； 所述NFC控制器分别与所述微处理器和所述天线及匹配电路连接； 所述天线及匹配电路，用于与外部的NFC设备进行近场通信。
2.根据权利要求1所述的NFC装置，其特征在于，所述NFC协议栈模块实现的所述NFC业务对应的工作模式包括读写器模式、点到点模式或者卡模拟模式。
3.根据权利要求2所述的NFC装置，其特征在于，若所述NFC装置配置在所述三种工作模式下，所述NFC装置会动态检测所述NFC设备的工作模式，识别出所述NFC设备当前运行的第一工作模式，选择出与所述第一工作模式匹配的第二工作模式，然后发送所述接口指令通知所述主机设备。
4.根据权利要求3所述的NFC装置，其特征在于，若所述NFC设备运行于所述卡模拟模式，所述主机设备通过所述接口指令并携带发出的第一读指令，发送到所述NFC装置；所述NFC装置将所述第一读指令发送到所述NFC设备；所述NFC设备向所述NFC装置发送第一读指令响应，所述NFC装置通过所述接口指令并携带所述第一读指令响应发送给所述主机设备；` 若所述NFC设备运行于所述点到点模式，所述主机设备发送点到点写指令并携带第一数据到所述NFC装置；所述NFC装置将所述第一数据发送给所述NFC设备；或者，所述NFC装置收到所述NFC设备发来的第二数据后，所述NFC装置使用点到点读指令并携带所述第二数据发回到所述主机设备； 若所述NFC设备运行于所述读写器模式，所述NFC装置通过所述接口指令并携带所述NFC设备发出的第二读指令，发送到所述主机设备；所述主机设备再通过所述接口指令携带第二读指令响应，发送给所述NFC装置，再由所述NFC装置将所述第二读指令响应发回给所述NFC设备。
5.根据权利要求1所述的NFC装置，其特征在于，当两个NFC装置之间的距离的等于或小于预定的距离阈值时，建立双向的透传模式，所述主机设备发到一个所述NFC装置的数据都会传递到另一个所述NFC装置；当所述两个NFC装置之间的距离大于所述距离阈值时，所述透传模式结束。
6.根据权利要求1所述的NFC装置，其特征在于，所述微处理器装载有嵌入式实时操作系统，所述NFC协议栈模块和所述NFC管理模块运行于所述嵌入式实时操作系统中。
7.根据权利要求1所述的NFC装置，其特征在于，所述接口为有线接口，所述微处理器还包括有线连接驱动模块，所述有线连接驱动模块用于为所述有线接口提供驱动程序。
8.根据权利要求1所述的NFC装置，其特征在于，所述接口指令为AT指令。
9.根据权利要求1所述的NFC装置，其特征在于，所述NFC控制器设有HCI接口或者NCI 接口。
10. 根据权利要求1~9任一项所述的NFC装置，其特征在于，所述NFC管理模块用于在所述接口上收发所述主机设备发来的所述接口指令，并向所述NFC协议栈模块发出请求及接收从所述NFC协议栈模块发出的响应或者事件，并合成接口指令响应，发回给所述主机设备。
【文档编号】H04B5/02GK203466814SQ201320595938
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年9月26日 优先权日:2013年9月26日
【发明者】黄伟雄 申请人:上海斯图曼通信技术有限公司