带I2C的NFC标签原理图和PCB设计和应用说明

01

前言

我们常见的NFC标签一般不需要供电的，只需要用带有NFC功能的手机靠近它，手机上的线圈天线与标签上的线圈天线产生互感，手机上的线圈流过13.56M的变化电流，标签上产生感应电动势，相当于一个电源，标签上的芯片开始工作，手机就可以对它进行读和写的操作，并且断电后，写进去的数据会保存起来。现在我设计的这个标签需要给它供电的，而且它还带有I2C接口。

02

应用说明

带I2C接口的的标签能做什么呢？如何应用它呢？因为有I2C接口，所以可以用单片机和它连接。这样，单片机就可以通过I2C往标签里写数据，然后用手机的NFC功能读出来，也可以用手机通用NFC功能写数据到标签里，然后标签再过I2C传给单片机。普通标签只能往里面写的信息是不会自己改变的，下次手机读取它还是这个信息。但是如果带I2C的标签和单片机结合起来，单片机可以实时处理一些信息传给标签，手机读出来的信息，每次都不一样的，是变化的。比如可以用单片机采集温度或者做某些计数，然后用手机读取，收集信息。

03

原理图和和PCB设计

原理图

PCB

NFC物联网开发读写器设计方案

NFC(Near Field Communication，近场通信)，又称近距离无线通信，是一种短距离的高频无线通信技术，允许电子设备之间进行非接触式 NFC 数据传输，其传输距离在10CM 左右。NFC最早由飞利浦公司与索尼公司共同基于13.56MHZ RFID 技术(基于ISO/IEC 14443 及 Felica标准)扩展而来，现在已经发展成为一个开放平台技术并由 The NFC Forum制定并维护其相关标准。

本文以NXP PN532 NFC芯片为核心设计实现一个通过蓝牙传输数据的读写器并对安卓端进行设计。

1.系统设计

1.1总体计路

整个系统设计分为硬件设计部分和软件设计部分。硬件设计部分是整个系统的基础，蓝牙 NFC 读写器硬件主要分为三部分，即 NFC 模块，单片机和蓝牙模块。单片机对NFC模块和蓝牙模块进行控制，控制其读写操作和数据传输。当NFC标签进入蓝牙 NFC写器通信范围内时，对标签进行读写操作，并通过蓝牙将数据传输到 PC上位机或者手机端，对信息进行处理。软件设计部分主要分为NFC和蓝牙模块的程序设计，PC 上位机软件设计，手机端应用程序设计。

1.2NFC模块与单片机连接

本系统采用 dfrobot 公司生产的 NFC 模块，该模块运用UART串口进行通讯，读写器模式支持ISO/IEC14443A/MIFARE 机制，FeliCa 机制和ISO/IEC 14443B 机制，卡操作模式支持ISO14443A/MIFARE 机制和 FeliCa 机制。由于 PIC 单片机多用于工业等抗干扰器件上，AVR 单片机多用于低功耗的器件上，本系统采用 AVR 单片机，并选用Atmel公司生产的ATmega2560 芯片。为更方便模拟蓝牙 NFC读写器，采用以ATmega2560 芯片为核心的Arduino Mega 单片机。并采用 Arduino 编译器进行模拟NFC模块与单片机采用UART 串口通信，即单片机 RX引脚与模块TXD引脚连接，单片机TX引脚与模块 RXD引脚连接。对模块的程序设计主要包括寻卡，防冲突，选卡，密钥设置，读数据，写数据等程序。

1.3 蓝牙模块与单片机连接

本系统采用以某公司生产的CC2541芯片为核心的蓝牙模块。蓝牙模块与单片机采用 UART串口通信，即单片机 RX引脚与模块TXD 引脚连接，单片机TX引脚与蓝牙模块RXD引脚连接。对蓝牙模块的参数设置包括波特率修改，名称修改，配对密码的设置打 开蓝牙串口并设置波特率Serial.begin(9600)。

蓝牙串口采用异步传输方式，每次只读一个字节，在一个程序循环中可能收不全一条数据信息，必须要有一个全局变量来收集接收到的字符。为此使用结束符来确定收到了一条信息的完整与否。在Arduino 中用 Serial.parselnt()函数，使得在收到的字符流中，找到数字字符，并累积在一起，直到收到一个非数字字符时，将前面收到的数字字符转换成一个整数。如果要传送多个数值，中间用逗号等分隔符隔开即可。这样接收数据完整而可靠。接收 float 型数据可以用 Serial.parseFloat0函数，用法一样。

1.4手机 Android 端设计

为了实现读写器与手机间通过蓝牙传输 NFC模块读取的数据，需要设计一款应用程序。Andriod 手机端应用程序通过手机蓝牙功能读取在标签内蓝牙模块MAC地址，从而与手机进行数据传输。

2特点

NFC具有成本低廉、方便易用和更富直观性等特点如果 NFC 技术能得到及，它将在很大程度上改变人们使用许多电子设备的方式，甚至改变使用信用卡、钥匙和现金的方式。蓝牙技术有它的优势，但它易受拒绝服务攻击、窃听、中间人攻击、消息修改及资源滥用。NFC物联网开发对于移动电话或是移动消费性电子产品来说，NFC的使用比较方便。NFC的短距离通信特性正是其优点，由于耗电量低、一次只和一台机器链接，拥有较高的保密性与安全性。蓝牙 NFC 读写器的设计正是结合了蓝牙和NFC的优点，使其相互补充，更好的发挥读写器的在人们生活中的作用。

出处 电子制作

原标题 蓝牙NFC读写器设计

作者 王钺

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