‌基于ST X-NUCLEO-NFC12A1扩展板的NFC技术解析与应用实践

STMicroelectronics X-NUCLEO-NFC12A1 NFC读卡器扩展板基于高端NFC读卡器ST25R300。该扩展板的配置可在读卡器模式下支持所有五种NFC Forum标签类型。

数据手册：*附件：STMicroelectronics X-NUCLEO-NFC12A1 NFC读卡器扩展板数据手册.pdf

STMicroelectronics ST25R300可在读卡器模式下管理标准应用的帧编码和解码。它支持ISO/IEC 14443 Type A/B和ISO/IEC 15693（仅单子载波）和ISO/IEC 18092通信协议，以及NFC Forum Type1、2、3、4和5标签的检测与读写。

PCB和相关调谐电路上蚀刻有集成HF读卡器/NFC启动器/NFC目标IC和天线。

特性

• 板载NFC读卡器和主机卡仿真IC (ST25R300)
• NFC Forum NFC-A、NFC-B、NFC-F和NFC-V轮询器
• NFC Forum NFC-A、NFC-F侦听器
• 47mm x 34mm、四匝、蚀刻在PCB上的13.56MHz电感天线以及相关调谐电路
• 可在单端配置下驱动两根天线
• 6个通用LED
• 配有Arduino^®^ UNO R3连接器
• 免费、全面的开发固件库，兼容STM32Cube和用于ST25R300的示例
• 通过FCC认证
• 符合RoHS指令和WEEE标准

板布局

‌基于ST X-NUCLEO-NFC12A1扩展板的NFC技术解析与应用实践‌

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‌一、核心器件与功能特性‌

‌1.1 ST25R300 NFC控制芯片‌

• ‌多协议支持‌：集成ISO/IEC 14443 A/B、ISO/IEC 15693（单副载波）、ISO/IEC 18092协议，兼容NFC Forum Type 1-5标签的读写。
• ‌双工作模式‌：支持读写器模式（Poller）与标签模拟模式（Listener），适用于支付、充电等场景。
• ‌天线驱动能力‌：可配置单端或差分天线输出，板载47mm×34mm四层PCB天线（13.56MHz），内置自动调谐电路。

‌1.2 扩展板硬件设计亮点‌

• ‌Arduino兼容接口‌：通过UNO R3连接器与STM32 Nucleo开发板快速对接，支持SPI/I2C通信。
• ‌调试辅助‌：6个GPIO控制LED，用于状态指示；预留测试点（TP1-TP16）便于信号测量。
• ‌认证完备‌：通过FCC认证，符合RoHS/WEEE环保标准。

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‌二、关键电路设计分析‌

‌2.1 天线匹配网络优化‌

• ‌调谐元件‌：采用120nH电感（L2/L3）与150pF/330pF电容（C18-C41）组成π型匹配网络，确保13.56MHz谐振频率稳定性。
• ‌抗干扰设计‌：2.2Ω电阻（R19/R20）与10pF电容（C24/C36）构成ESD保护电路，抑制射频噪声。

‌2.2 ST25R300外围电路‌

• ‌电源管理‌：多路LDO供电（VDD_TX/VDD_A/VDD_D），配合2.2μF去耦电容（C5/C10/C13）降低纹波。
• ‌时钟电路‌：12pF负载电容（C6/C7）匹配27.12MHz晶体（Y1），精度±10ppm。

三、设计注意事项‌

• ‌天线布局‌：避免金属物体靠近天线区域，防止Q值下降。
• ‌协议选择‌：ISO/IEC 15693需启用单副载波模式（ST25R300默认配置）。
• ‌功耗控制‌：非连续读卡时关闭RF场，降低待机电流至5μA以下。