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NXP NCF3321 卡保護應用示例講解

關鍵字 :NXPNCF3321車規NFC

一 、前言

NCF3321 是世平集團代理的 NXP 所研發的新一代車規級 NFC 前端 IC，相比上代 NFC 前端 IC 性能提升巨大、支持多類型多協議卡檢測、支持手機模擬 NFC 識別、支持手機與卡共同檢測、寬範圍工作溫度工作更加穩定。

NCF3321是一款高度集成的高性能、完全符合 NFC 論壇標準的 13.56 MHz 非接觸式通信前端 IC，它採用了出色的調製和解調概念，完全集成了不同類型的非接觸式通信方法和協議。NCF3321可確保與下一代 NFC 手機的最大互操作性。NCF3321 針對門把手應用進行了優化，並實現了具有超低功耗卡檢測的大功率發射器功能。

S32K144 是恩智浦（NXP）公司於 2017 推出面向通用汽車應用市場的高性能微處理器，該微處理器基於 32位 ARM Cortex-M4F 內核，最快內核頻率達 112MHz。NXP Echoes-S32K144評估板採用 14×14mm LQFP100 封裝，引腳間距 0.5mm，具有豐富的外設資源。該方案支持 JTAG 標準調試接口和 JTAG 4 線 SWD 調試模式，具有 micro USB 或外部 12V 電源兩種供電選擇，板載 CAN、LIN 與 UART 連接。

本文將從關鍵環境搭建、模擬檢測、識別算法、工程配置和調試演示等方面講解 S32K144 搭配 NCF3321 卡保護示例工程。


二、相關組件

2.1 必備組件

硬體組件：

  • S32K144 EVB
  • NCF3321 Demo

軟體組件：

  • 編譯器：GCC ARM Embedded 6.3.1 20170509
  • IDE：S32 Design Studio for ARM 2018.R1
  • 配置工具：EB Tresos Studio v24.0.1 b180321-0610
  • 用於 AUTOSAR、AnfcRL 的汽車 NFC 讀取器庫包：AnfcRL_TS_T40D2M10I1R0
  • 用於 S32K144 AUTOSAR4.3 驅動包：S32K14X_MCAL4_3_RTM_1_0_1
  • Gnuwin32 (version 3.81)
  • GNU Arm Embedded Toolchain (Version 7-2018-q2-major)

備註：IDE、EB、NFC 讀取器庫包、MCAL 等軟體組件與代碼工程包需要在 NXP 官網申請權限進行下載。

2.2      組件安裝

下載軟體組件後編譯器、IDE、配置工具只需默認安裝即可滿足使用需求，在安裝 MCAL 中需要注意將配置工具的安裝路徑添加進 MCAL 的鏈接路徑中，安裝成功後會在配置工具安裝路徑的“EB\tresos_24AS43\links”文件夾下出現相應的 .link 文件，如不添加進鏈接路徑後續配置工具將無法配置所安裝的 MCAL 版本。

安裝 AnfcRL 組件：

  • 複製 AnfcRL_TS_T40D2M10I1R0 到 S32K14X_MCAL4_3_RTM_1_0_1\eclipse\plugins 下
  • 從 AnfcRL_TS_T40D2M10I1R0\stubs\S32K14X\include 複製 h 到 S32K14X_MCAL4_3_RTM_1_0_1\eclipse\plugins\Base_TS_T40D2M10I1R0\include 文件夾下
  • 從 AnfcRL_TS_T40D2M10I1R0\stubs\S32K14X\include 複製 h 到 S32K14X_MCAL4_3_RTM_1_0_1\eclipse\plugins\Rte_TS_T40D2M10I1R0\include 文件夾下
  • 從 AnfcRL_TS_T40D2M10I1R0\stubs\S32K14X\src 複製 c 到 S32K14X_MCAL4_3_RTM_1_0_1\eclipse\plugins\Rte_TS_T40D2M10I1R0\src 文件夾下

 

三、卡保護應用示例

3.1 模擬檢測流程

RFID 保護是一種特殊算法，可防止在將 NFC 卡放置在無線充電板上時激活無線充電功能。該算法結合了無線充電技術的“模擬感應”與“NFC 算法區分”。

 模擬傳感流程圖

3.2      NFC 識別算法

卡保護 NFC 識別算法流程圖

應用示例程序抽象序列

示例應用 NFC 區分算法識別完成後兩個結果：

“Prohibit Charging”：NCF3321 在無線充電板上發現至少一張 NFC 卡片。

“Allow Charging”：NCF3321 沒有在無線充電上發現 NFC 卡片。

當無線充電板上有兩個或者更多物理設備時，在第一輪循環後禁止充電：

  • 假設：不會有兩部手機在無線充電板上，則至少有一個設備是卡片。

如果無線充電板上僅存在一個設備，則進行進一步檢測：

  • 檢測設備（技術、協議、接口、模式、PAD0、AID 等。）
  • 如果設備是手機則允許充電/如果設備是卡片則禁止充電。

如果無法單獨通過協議做出決定，則執行模擬檢測：

  • 如果設備是手機則允許充電/如果設備是卡片則禁止充電。

以上算法要求可靠的射頻性能與正確的天線匹配。

對於帶有 NCF3321 的 NXP NFC 讀取器庫的發現循環的返回狀態將為（MULTI_TECH_DETECTED 或者 MULTI_DEVICES_RESOLVED），以防止無線充電板上檢測到多個設備。在該情況下，應禁止無線充電，因為其中至少有一個設備是卡片。

在只有一個設備被發現的情況下（status=DEVICE_ACTIVATED）：

  • 類型 V：因為沒有針對 V 類型卡仿真所以禁止充電。
  • 類型 F：PAD0 參數用於確定這杯的性質。
  • 類型 A：
  • 如果先從卡中識別出 UID，則選擇 AID 為正，然後禁止充電；
  • 如果協議為 NFC-DEP 則允許充電，否則將進入第三次循環。
  • 類型 B：
  • 如果先從卡中識別出 UID，則選擇 AID 為正，然後禁止充電，否則進入第三次循環；
  • 如果第三次循環發現設備激活，則意味該設備是一部手機。因為同一個卡設備不會響應兩種不同的技術，然後允許充電。

四、運行演示

4.1 工程配置

打開 EB 配置工具，選擇 File>Import>General>ExistingProjects into Workspace 將工程導入到 EB 配置工具查看 S32K144EVB 的 port 口配置，如需修改配置也再次修改。在導入時需勾選 Search for nested projects 選項，如下圖所示。

打開 Port 模塊即可觀察到工程的相關配置，如需修改相關配置也在此頁面。

4.2 代碼編譯

打開 S32 Design Studio for ARM Version 2018.R1，選擇 File>Import>General>ExistingProjects into Workspace 將工程導入到 IDE 內，同樣在導入時需勾選 Search for nested projects 選項。打開工程列表，雙擊 AutosarEnvironment.bat 打開代碼頁，將紅框內代碼路徑更改成安裝位置路徑後即可編譯工程生成 .elf 文件。

 

4.3 調試演示

生成 .elf 文件後即可進行 debug 測試，測試結果如下所示。

無設備檢測結果

手機檢測結果

卡檢測結果

多卡檢測結果

綜上所述 NCF3321 卡保護應用示例可精確檢測無設備、手機、單卡與多卡情況並給出禁止充電、允許充電命令，結合無線充電程序板搭配使用可有效防止 NFC 卡片放置於無線充板上觸發無線充電損壞 NFC 卡片。如想了解 NCF3321 卡保護應用示例更多資料與設計，請聯繫我們 atu.sh@wpi-group.com。

 

五、參考文獻

[1] DS787721-Data Sheet NCF3321(2.1).pdf，NXP

[2] UM-SCA11222-AUTOSAR_Demonstration_Guideline_for_aNFC_Reader_Library.pdf，NXP

[3] WCT-15WTXAUTOS13V2 Install User Guide(WCT15WTXAUTOSBUG).pdf，NXP

[4] UM-SCA11840-RTD_AUTOSAR_Demonstration_Guideline_for_aNFC_Reader_Library.pdf，NXP



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作者：Hobo Xu / 許寧

► 相關影片

NCF3321卡保護例程演示

這是一個使用 S32K144 搭配 NCF3321 應用於無線充電時保護 NFC 卡片的工程演示視頻



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作者：Hobo Xu / 許寧

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