2023年12月17日发(作者：应育)
Academic Forum /学术论坛基于NFC功能的移动通信终端硬件电路设计徐琳博（延边职业技术学院，吉林 延吉 133000）摘要：随着NFC技术在移动支付领域的广泛应用，将这一技术和手机结合可以进一步提升手机作为生活工具的重要性，但是当前NFC手机的开发主要是集中在几个应用平台上，因此开发具有NFC功能的移动通信终端就显得十分重要。对基于NFC功能的移动通信终端硬件电路设计进行了研究，设计了一种具有NFC功能的移动通信终端硬件，实现了NFC的三种工作模式：卡模拟模式、P2P模式、读卡模式，为NFC技术在移动通信方面的实现更广泛的应用提供了依据。关键词：NFC；移动通信终端；硬件电路；设计1 引言当今是信息化的时代，电子商务已经成为一种主流模式，对于大多数人来说，电子支付已经成为生活的一部分。正是在这种环境下，产生了移动支付，而无处不在的移动通信终端则成为了传统支付和移动支付之间的桥梁，为移动支付管理提供了较好的平台。NFC作为一种全新的近距离无线通讯技术，将其应用到移动通信终端中可以让支付系统摆脱线路的制约，促使全新消费模式的实现。2 NFC技术NFC是一种新型的技术，这项技术从RFID发展而来，R目前已经被广泛应用于各行各业，它允许信息在两个电子设备之间传输，从而打破了原有通信传输的局限性。NFC技术能够实现较短距离的信息传递和涵盖。在被动通信模式下，NFC通信发起方产生一个射频场，该射频激励目标设备目标感应场强范围并使其保持正常的工作。在主动通信模式下，通信发起设备和目标设备交换产生射频场，在指定的通信位置，目标设备，通过自身产生的射频场回应发起命令。目前NFC产品已经被用于多种产品中，其中包括移动设备、空间智能控件设备等。通过NFC技术可以消除消费者设备间的通信互联问题，从而实现近距离的信息传输。此外，NFC技术的安全性较高，可以应用于很多场景，例如手机支付、会员卡、名片交换、智能广告等。目前，人们可以使用具有NFC功能的移动通信终端设备进行购物、签到、展示简历，传输文件等，即使在手机没有电的情况下也可以从射频场获得能量，使其处于卡模拟的工作模式。由此可知，NFC技术具有十分广阔的应用前景，在未来一定会引起更多的注意，被广泛应用于多种产品和场景中。3 基于NFC功能的移动通信终端系统整体设计框架目前针对移动通信终端设备的研究已经比较成熟，因此，在研究基于NFC功能的移动通信终端设备的过程中，整体的思路是在已有的通信设备的硬件架构上添加NFC功能模块，将其及其外围电路作为一个整体进行设计，从而实现通信终端和NFC功能模块的同时设计。NFC手机硬件构架包括手机终端硬件设备、NFC模块和UIM卡，其中手机终端硬件设备又包括基带控制芯片、RF控制芯片，电源管理芯片。连接方式包括以下5种：第一，采用异步协议传输RFC芯片与基带芯片之间的信息。 第二，NFC可以直接由手机电池供电。此外，电源管理芯片还可以为NFC提供电源。第三，芯片和移动卡上的引脚相连接，为移动卡提供相应的电支持。第四，当电池没有供电时，等待NFC芯片通过检测外部电磁场来实现对移动卡的电的供应。目前，这种设备有2种工作模式：一种模式是当该设备有电的时候，可以通过芯片提供电，此时设备的主要功能是读卡。另一种模式是当移动通信终端没有电源时，NFC芯片的电源无法从基带芯片获得电源支持，移动通信终端通过射频场获得电源支持，处于卡片仿真状态。除了从整体构架上进行基于NFC功能的移动通讯终端系统的设计，还要选择合适的平台和基带芯片。针对基带芯片的选择，VIA单芯片CDMA基带45图1 NFC被动通信模式图1 NFC主动通信模式
学术论坛 / Academic Forum处理器CBP7.1提高3G CDMA2000 1xRTT和HRPD
2种混合解决方案，这种处理器被设置成能够满足全球的3G CDMA协议。在这一设备中包含了GPS基带调制解调器，这一处理器能够将混合信号数字功能等通过无缝接口连接到来自主要的供应商的多样的射频解决方案，使整个设计更加灵活，减少了工程的移动站建设成本。针对存储器芯片，采用的是多芯片封装存储芯片，这种芯片是由一个256Mbit Flash存储器和一个64Mbit PSRAM封装成的，其内部每一部分的供电都是互不干扰的。针对电源管理芯片，为其提供能量的是锂离子电池。在进行电源管理系统设计的时候应该将各种因素都考虑在内，实现电源管理的优化，延长终端的待机时间和电池的使用寿命。在本研究中采用的电源管理芯片是G5812，这是一款集成度较高的、性能很好地电源管理芯片，能够实现系统电源分配管理，也能够承受动态输入电压，是最优的手持设备电源管理系统芯片。针对音频电路芯片，选择TPA2010D1，它是一款高效的D类音频功率放大器芯片，它的过热保护，过流保护等功能可以保证新片在极端不利的情况下也能够正常工作，不被损坏。针对射频控制芯片，选择FC7710，这是一种专门为CDMA通信设计的射频链路收发机，芯片中采用的是零中频架构，不需要再增加其他的原件。4 基于NFC功能的移动通信终端硬件电路设计4.1 开机电路设计整个设备的启动要满足以下条件：首先，要保证电源输出正常，要输出足够的电源。其次，确保整个系统能正常保持输出。最后，要保证整个系统的设计符合逻辑，能够满足正常工作的要求。根据第一条件，在正常工作条件下，将终端和电源输出与外部，按下想用的按钮从而提高特定位置的电，并在此过程中产生信号，然后在电源开启之前适当调整设备。微处理器提高保持值以释放PWRKEY和HF PWR值。对于第二个条件，首先确保第一个电源能够正常运行同时保持正常的信息输入和输出，为系统运转储备相应的电力。当系统处在一定的频率时，可以保持正常工作状态，对系统中的部位进行放大可以为芯片提供相应的数据，在芯片接收到恢复原位的指令之后再将相应的设备恢复原位，从而保证设备能够正常开启和运行。然后，相关设备将接收到的恢复原位的指令发送给电源，实现主芯片的复制通知和引导码存储到相应的地址，实现码操作，系统恢复原位。通过和保存器的连接，从而实现信息和数据的传输，从而使总数据路由和地址路由实现传输。针对第三种情况，BPC7.1通过设置相应的bootstrap程序将内容存储在flash中，控制手机启动，并有各种功能程序正常启动。同时，在此阶段还要完成芯片的自我检测，完成相应的步骤和程序，最终开展开机启动的操作。4.2 电源模块电路设计G5812是一款比较好的、能够应用于手机基带芯片组的电源管理芯片。它主要包含以下几个模块：46调压器和参考电、降压变换器、电池充电和计时器、SMBUS接口、键盘灯驱动、信号发生器等。就电源分配来说，G5812可以实现9个LDO输出和降压变换器的输出。数字IO调压器输出Vio、数字核心调压器输出Vcore、模拟调压器输出Va、TXCO调压器输出Vtxco、TX调压器输出Vtx、RX调压器输出Vrx、模拟调压器输出Vusb、降压变换器输出Vbuck。就充电检测来说，这是手机基带模块中比较重要的一个部分，G5812充电模式中本身就带有检测电路来确定管脚是否已经接进适配器。在不同的压力段，CHRDET输出的电压是不同的，当电压在4.5~6.0之间，CHRDET输出的是低电平，当电压在4.5V以下或者是在6.0V以上的时候，CHRDET输出的是高电平。在外部接上充电设备，管脚就能够为充电输入电压。其中，VICHG是充电电流检测脚，通过相应的设备将电压信号转化成电流信号，然后输入转换电路变成数字信号，和电流信号形成较为鲜明的对比，从而保证充电工作处于正常的状态下。针对外围接口来说，G5812有SMBUS接口、键盘驱动接口、振子接口三个部分。其中，SMBUS接口主要是用于读取和编写信息。而G5812内部原有的开漏输出开关驱动振子的使能端能够控制振子的振动，同时另一个开漏输出开关驱动键盘等的使能端能够控制键盘的正常工作。5 结论综上所述，在信息时代的今天，NFC技术作为一种新型的技术被广泛应用于各行各业，尤其在移动通信方面更受到了广泛的应用。本文主要分析了基于NFC功能的移动通信终端硬件电路设计，通过磁场为设备终端提供相应的能量，避免了线路的局限性。 基于NFC功能的现代移动通信终端设备技术还有很长的一段路要走，希望本文能为相关研究提供依据，促进NFC技术在移动通信领域的广泛应用。作者简介：徐琳博（1985-），女，籍贯：吉林四平，学历：硕士，职称：讲师，研究方向：电子信息工程应用。参考文献：[1]秦洪涛.对于NFC移动通信终端的发展研究[J].数字通信世界,2018(05):133,117.[2]方军,王建权,王连印,王会方.基于NFC和云计算技术的电梯维保管理系统设计与实现[J].信息网络安全,2016(12):74-80.[3]张晓鹏.智慧互联 云领一卡通应用——同方NFC手机一卡通应用介绍[J].智能建筑,2016(03):24-26.[4]杨嘉.具有NFC功能的移动通信终端电路设计[J].中国新通信,2014,16(15):96.[5]刘萌萌.基于MC37i模块的GSM移动通信终端的硬件设计[J].电子测试,2013(23):76-78.[6]武明虎,刘晓静,陈晓林.基于MC35i模块的GSM移动通信终端的硬件设计[J].计算机与数字工程,2010,38(02):152-154.
2023年12月17日发(作者：应育)
Academic Forum /学术论坛基于NFC功能的移动通信终端硬件电路设计徐琳博（延边职业技术学院，吉林 延吉 133000）摘要：随着NFC技术在移动支付领域的广泛应用，将这一技术和手机结合可以进一步提升手机作为生活工具的重要性，但是当前NFC手机的开发主要是集中在几个应用平台上，因此开发具有NFC功能的移动通信终端就显得十分重要。对基于NFC功能的移动通信终端硬件电路设计进行了研究，设计了一种具有NFC功能的移动通信终端硬件，实现了NFC的三种工作模式：卡模拟模式、P2P模式、读卡模式，为NFC技术在移动通信方面的实现更广泛的应用提供了依据。关键词：NFC；移动通信终端；硬件电路；设计1 引言当今是信息化的时代，电子商务已经成为一种主流模式，对于大多数人来说，电子支付已经成为生活的一部分。正是在这种环境下，产生了移动支付，而无处不在的移动通信终端则成为了传统支付和移动支付之间的桥梁，为移动支付管理提供了较好的平台。NFC作为一种全新的近距离无线通讯技术，将其应用到移动通信终端中可以让支付系统摆脱线路的制约，促使全新消费模式的实现。2 NFC技术NFC是一种新型的技术，这项技术从RFID发展而来，R目前已经被广泛应用于各行各业，它允许信息在两个电子设备之间传输，从而打破了原有通信传输的局限性。NFC技术能够实现较短距离的信息传递和涵盖。在被动通信模式下，NFC通信发起方产生一个射频场，该射频激励目标设备目标感应场强范围并使其保持正常的工作。在主动通信模式下，通信发起设备和目标设备交换产生射频场，在指定的通信位置，目标设备，通过自身产生的射频场回应发起命令。目前NFC产品已经被用于多种产品中，其中包括移动设备、空间智能控件设备等。通过NFC技术可以消除消费者设备间的通信互联问题，从而实现近距离的信息传输。此外，NFC技术的安全性较高，可以应用于很多场景，例如手机支付、会员卡、名片交换、智能广告等。目前，人们可以使用具有NFC功能的移动通信终端设备进行购物、签到、展示简历，传输文件等，即使在手机没有电的情况下也可以从射频场获得能量，使其处于卡模拟的工作模式。由此可知，NFC技术具有十分广阔的应用前景，在未来一定会引起更多的注意，被广泛应用于多种产品和场景中。3 基于NFC功能的移动通信终端系统整体设计框架目前针对移动通信终端设备的研究已经比较成熟，因此，在研究基于NFC功能的移动通信终端设备的过程中，整体的思路是在已有的通信设备的硬件架构上添加NFC功能模块，将其及其外围电路作为一个整体进行设计，从而实现通信终端和NFC功能模块的同时设计。NFC手机硬件构架包括手机终端硬件设备、NFC模块和UIM卡，其中手机终端硬件设备又包括基带控制芯片、RF控制芯片，电源管理芯片。连接方式包括以下5种：第一，采用异步协议传输RFC芯片与基带芯片之间的信息。 第二，NFC可以直接由手机电池供电。此外，电源管理芯片还可以为NFC提供电源。第三，芯片和移动卡上的引脚相连接，为移动卡提供相应的电支持。第四，当电池没有供电时，等待NFC芯片通过检测外部电磁场来实现对移动卡的电的供应。目前，这种设备有2种工作模式：一种模式是当该设备有电的时候，可以通过芯片提供电，此时设备的主要功能是读卡。另一种模式是当移动通信终端没有电源时，NFC芯片的电源无法从基带芯片获得电源支持，移动通信终端通过射频场获得电源支持，处于卡片仿真状态。除了从整体构架上进行基于NFC功能的移动通讯终端系统的设计，还要选择合适的平台和基带芯片。针对基带芯片的选择，VIA单芯片CDMA基带45图1 NFC被动通信模式图1 NFC主动通信模式
学术论坛 / Academic Forum处理器CBP7.1提高3G CDMA2000 1xRTT和HRPD
2种混合解决方案，这种处理器被设置成能够满足全球的3G CDMA协议。在这一设备中包含了GPS基带调制解调器，这一处理器能够将混合信号数字功能等通过无缝接口连接到来自主要的供应商的多样的射频解决方案，使整个设计更加灵活，减少了工程的移动站建设成本。针对存储器芯片，采用的是多芯片封装存储芯片，这种芯片是由一个256Mbit Flash存储器和一个64Mbit PSRAM封装成的，其内部每一部分的供电都是互不干扰的。针对电源管理芯片，为其提供能量的是锂离子电池。在进行电源管理系统设计的时候应该将各种因素都考虑在内，实现电源管理的优化，延长终端的待机时间和电池的使用寿命。在本研究中采用的电源管理芯片是G5812，这是一款集成度较高的、性能很好地电源管理芯片，能够实现系统电源分配管理，也能够承受动态输入电压，是最优的手持设备电源管理系统芯片。针对音频电路芯片，选择TPA2010D1，它是一款高效的D类音频功率放大器芯片，它的过热保护，过流保护等功能可以保证新片在极端不利的情况下也能够正常工作，不被损坏。针对射频控制芯片，选择FC7710，这是一种专门为CDMA通信设计的射频链路收发机，芯片中采用的是零中频架构，不需要再增加其他的原件。4 基于NFC功能的移动通信终端硬件电路设计4.1 开机电路设计整个设备的启动要满足以下条件：首先，要保证电源输出正常，要输出足够的电源。其次，确保整个系统能正常保持输出。最后，要保证整个系统的设计符合逻辑，能够满足正常工作的要求。根据第一条件，在正常工作条件下，将终端和电源输出与外部，按下想用的按钮从而提高特定位置的电，并在此过程中产生信号，然后在电源开启之前适当调整设备。微处理器提高保持值以释放PWRKEY和HF PWR值。对于第二个条件，首先确保第一个电源能够正常运行同时保持正常的信息输入和输出，为系统运转储备相应的电力。当系统处在一定的频率时，可以保持正常工作状态，对系统中的部位进行放大可以为芯片提供相应的数据，在芯片接收到恢复原位的指令之后再将相应的设备恢复原位，从而保证设备能够正常开启和运行。然后，相关设备将接收到的恢复原位的指令发送给电源，实现主芯片的复制通知和引导码存储到相应的地址，实现码操作，系统恢复原位。通过和保存器的连接，从而实现信息和数据的传输，从而使总数据路由和地址路由实现传输。针对第三种情况，BPC7.1通过设置相应的bootstrap程序将内容存储在flash中，控制手机启动，并有各种功能程序正常启动。同时，在此阶段还要完成芯片的自我检测，完成相应的步骤和程序，最终开展开机启动的操作。4.2 电源模块电路设计G5812是一款比较好的、能够应用于手机基带芯片组的电源管理芯片。它主要包含以下几个模块：46调压器和参考电、降压变换器、电池充电和计时器、SMBUS接口、键盘灯驱动、信号发生器等。就电源分配来说，G5812可以实现9个LDO输出和降压变换器的输出。数字IO调压器输出Vio、数字核心调压器输出Vcore、模拟调压器输出Va、TXCO调压器输出Vtxco、TX调压器输出Vtx、RX调压器输出Vrx、模拟调压器输出Vusb、降压变换器输出Vbuck。就充电检测来说，这是手机基带模块中比较重要的一个部分，G5812充电模式中本身就带有检测电路来确定管脚是否已经接进适配器。在不同的压力段，CHRDET输出的电压是不同的，当电压在4.5~6.0之间，CHRDET输出的是低电平，当电压在4.5V以下或者是在6.0V以上的时候，CHRDET输出的是高电平。在外部接上充电设备，管脚就能够为充电输入电压。其中，VICHG是充电电流检测脚，通过相应的设备将电压信号转化成电流信号，然后输入转换电路变成数字信号，和电流信号形成较为鲜明的对比，从而保证充电工作处于正常的状态下。针对外围接口来说，G5812有SMBUS接口、键盘驱动接口、振子接口三个部分。其中，SMBUS接口主要是用于读取和编写信息。而G5812内部原有的开漏输出开关驱动振子的使能端能够控制振子的振动，同时另一个开漏输出开关驱动键盘等的使能端能够控制键盘的正常工作。5 结论综上所述，在信息时代的今天，NFC技术作为一种新型的技术被广泛应用于各行各业，尤其在移动通信方面更受到了广泛的应用。本文主要分析了基于NFC功能的移动通信终端硬件电路设计，通过磁场为设备终端提供相应的能量，避免了线路的局限性。 基于NFC功能的现代移动通信终端设备技术还有很长的一段路要走，希望本文能为相关研究提供依据，促进NFC技术在移动通信领域的广泛应用。作者简介：徐琳博（1985-），女，籍贯：吉林四平，学历：硕士，职称：讲师，研究方向：电子信息工程应用。参考文献：[1]秦洪涛.对于NFC移动通信终端的发展研究[J].数字通信世界,2018(05):133,117.[2]方军,王建权,王连印,王会方.基于NFC和云计算技术的电梯维保管理系统设计与实现[J].信息网络安全,2016(12):74-80.[3]张晓鹏.智慧互联 云领一卡通应用——同方NFC手机一卡通应用介绍[J].智能建筑,2016(03):24-26.[4]杨嘉.具有NFC功能的移动通信终端电路设计[J].中国新通信,2014,16(15):96.[5]刘萌萌.基于MC37i模块的GSM移动通信终端的硬件设计[J].电子测试,2013(23):76-78.[6]武明虎,刘晓静,陈晓林.基于MC35i模块的GSM移动通信终端的硬件设计[J].计算机与数字工程,2010,38(02):152-154.