NFC无线充电与IoT设备组网配对应用

电子发烧友网报道（文/李宁远）NFC技术大家已经不陌生了，日常生活中有许多NFC技术应用的实例。在这些我们熟悉的公交卡、银行卡应用里，NFC的读卡器模式有一个很明显的特征，就是我们使用的卡片或者标签这一侧是完全无源的，即不需要电池供电。
 
在这个工作的过程中，NFC标签工作所需要的能量由读写器端通过近场13. 56MHz的载波频率提供。这种能量的隔空传递其实一直是NFC技术应用最基本的一个物理层原理，只不过我们平时见到的多是NFC的数据传输功能，NFC能量传输的能力并未完全发挥出来。
 
NFC无线充电
 
NFC Forum在去年年底正式发布了NFC无线充电协议2. 0版本，对整个NFC无线充电技术进行了一个标准化定义。在该标准里，首先专门针对无线充电的场景定义了更强的能量传输能力。其次定义了采用标准NDEF数据在发射和接收设备之间进行数据的通讯，使得采用不同的厂商芯片方案的设备之间可以实现互操作。同时相应的认证的计划在今年早些时候也已经启动。
 
对于无线充电，NFC和其他无线充电技术相比其优势和特点在哪里呢？常常被拿来和NFC无线充电比较的是Qi。二者在无线射频的频率上截然不容，Qi采用的是100-200kHz的载波频率，NFC采用的相对更高的13. 56MHz频率，载波频率的不同直接决定了两种技术在诸多方面，比如线圈的尺寸，无线通信的速率上面会有不同的特点。由于NFC采用了更高的载波频率，使得接收端的电路谐振所需要的电感量大幅降低，因此NFC的无线充电在接收端可以实现更小的天线尺寸设计。
 
另一方面，NFC无线充电还有一个显著的特点是可以在充电进行能量传输的同时，进行数据的传输。兼顾数据通讯的充电模式意味着可以实现一些更丰富的应用功能，比如产品的激活认证、无线参数配置等等。
 
当然，NFC的无线充电走的是小型设备小功率路线，正努力向3W升级。和Qi的大型设备大功率路线相比，NFC还是在兼顾数据传输和更小天线设计这两点上更有优势，而且随着更多充电功率控制和保护机制的加入，NFC无线充电越来越规范，安全性也大大提升。NFC无线充电标准定义了静态和交互两种充电模式用于灵活控制充电功率，各种异物检测FOD机制的加入也进一步增强了安全可控性。
 
NFC无线充电在实际的应用当中，根据发射端的设备形态的不同，有几种不同的场景。一种是在发射端采用NFC读写器芯片做充电底座，另一种是采用集成了NFC控制器的终端设备作为发射端对要充电的设备进行充电。相比来说，肯定是第一种方式发射端能提供相对更高的能量，在天线和结构的设计上也更容易适配接收端。第二种应用方式则相对更加灵活，但是能提供的能量就微弱许多。
 

NFC WLC，ST

 
NFC的IoT设备组网
 
在IoT应用里，设备组网配对是一个基础且重要的步骤，如何将组网配对的流程尽可能简化并提高安全性尤为重要。
 
无论是哪一种无线网络协议，虽然应用场景不同，但是组网配对的顶层逻辑其实都是类似的。第一步要获取设备的信息，比如设备的UID，对这些设备的信息做认证，认证通过后设备加入网络，设备在加入之后进行实时的通信完成激活。
 
如何将这些流程简化，可以利用NFC技术来实现。不管是设备的UID还是密钥，利用NFC在设备生产阶段进行配置，然后在使用阶段，利用NFC获取设备信息，交换验证信息，执行入网指令。不论是LoRa，Thread还是其他网络，NFC组网配对都可以在其中应用。
 

NFC Thread组网配对，ST

 
基于NFC的组网配对优势在于NFC的适配性极好，可以与带有NFC功能的手机直接进行交互，像WiFi、蓝牙这些配对在NFC Forum中已经标准化，整个组网配对在两个带NFC功能的设备触控时自动完成快速且简单。而且通过NFC写入数据，不需要给设备供电就能完成配置操作。
 
小结
 
NFC目前的发展态势可谓是很积极的，无线充电功能的稳步推进给小型设备带来了更灵活的充电选项，其他应用上加持了NFC技术的终端设备也很容易提升用户的使用体验，NFC移动生态系统的发展相当值得期待。