NTAG213F/216F：NFC领域的创新之选

在当今的电子世界中，近场通信（NFC）技术正发挥着越来越重要的作用，从移动支付到设备配对，NFC的应用场景不断拓展。NXP Semiconductors推出的NTAG213F和NTAG216F这两款符合NFC Forum Type 2 Tag标准的IC，无疑为NFC应用带来了更多的可能性。今天，我们就来深入了解一下这两款产品。

文件下载：NT2H1311F0DTLH.pdf

一、产品概述

NTAG213F和NTAG216F是NXP Semiconductors为电子应用领域精心打造的NFC Forum Type 2 Tag产品。它们适用于连接切换、蓝牙简单配对、Wi-Fi受保护设置、设备认证、游戏等多种场景。

这两款产品不仅提供了较大的用户内存空间（NTAG213F为144字节，NTAG216F为888字节），还具备一系列创新功能，如可配置的场检测、睡眠模式、快速读取命令以及可配置的密码保护等。同时，它们完全符合NFC Forum Type 2 Tag和ISO/IEC14443 Type A规范，并且与NTAG203F产品在封装、输入电容和引脚方面完全兼容，这为工程师的设计带来了极大的便利。

二、产品特性解析

2.1 非接触式能量和数据传输

NTAG21xF只有在连接天线时才能建立通信，不过天线的形式和规格不在本文档讨论范围内。当NTAG21xF处于RF场中时，高速RF通信接口允许以106 kbit/s的波特率进行数据传输。

2.2 简单部署和用户便利

• 快速读取能力：只需一个FAST_READ命令就能扫描完整的NDEF消息，大大减少了通信时间开销。
• 改进的RF性能：在天线形状、尺寸和材料的选择上提供了更多的灵活性。
• 相同的封装和引脚：采用与NTAG203F相同的HXSON4封装，引脚完全兼容，方便工程师进行设计和替换。
• 场检测功能：基于开漏实现，仅需一个上拉电阻，简化了电路设计。

2.3 安全性

• 唯一的UID：每个设备都有制造商编程的7字节UID，确保了设备的唯一性。
• 能力容器：具备一次性可编程位，增加了数据的安全性。
• 只读锁定功能：每页都有可现场编程的只读锁定功能，可对特定页面进行保护。
• 基于ECC的原创签名：采用标准椭圆曲线密码学（ECDSA算法），可验证标签是否由NXP Semiconductors制造。
• 32位密码保护：防止未经授权的内存操作，进一步提高了数据的安全性。

2.4 场检测

NTAG21xF产品系列具有基于开漏的RF场检测功能，可通过不同的RF信号或动作触发：

• 任何RF场存在时
• 首次帧开始（通信开始）时
• 标签被选中时

相应的输出信号可作为中断源，用于唤醒嵌入式微控制器或触发进一步的操作，如蓝牙和Wi-Fi配对。

2.5 睡眠模式

SLEEP模式允许连接的电子设备通过将场检测引脚短路到地并进行RF场复位来禁用NTAG21xF产品。这在设备电池电量过低或出于隐私考虑时非常有用，可使NTAG21xF产品对NFC读取器设备不可见。

三、EEPROM特性

NTAG213F的EEPROM为180字节，组织成45页，每页4字节；NTAG216F的EEPROM为924字节，组织成231页，每页4字节。其中，144或888字节为用户可自由读写的区域。此外，还具备以下特性：

• 能力容器：4字节的初始化能力容器，具有一次性可编程访问位。
• 只读锁定功能：前16页每页都有可现场编程的只读锁定功能，16页之后，NTAG213F每两页、NTAG216F每16页有该功能。
• 可配置的密码保护：可设置密码保护，并可选择限制不成功尝试的次数。
• 抗撕裂支持：对能力容器（CC）和锁定位提供抗撕裂支持。
• 数据保留时间：长达10年的数据保留时间。
• 写入耐久性：100,000次写入循环。

四、应用场景

NTAG213F/216F的应用场景非常广泛，包括但不限于以下几个方面：

• 商品和设备认证：通过唯一的UID和安全机制，确保商品和设备的真实性。
• 呼叫请求和短信：可用于触发呼叫请求或发送短信。
• 行动呼吁：在营销活动中，可用于引导用户采取特定行动。
• 蓝牙和Wi-Fi配对：简化设备之间的配对过程。
• 连接切换：实现不同设备之间的快速连接切换。

五、命令概述

NTAG21xF的激活遵循ISO/IEC 14443 Type A标准，激活后可执行多种命令，如GET_VERSION、READ、FAST_READ、WRITE等。这些命令的编码和帧格式大多遵循ISO/IEC 14443标准，部分命令是NTAG21xF相对于NTAG203F新增的。

5.1 各命令详细介绍

• GET_VERSION：用于检索NTAG家族、产品版本、存储大小等信息，方便识别特定的NTAG21xF产品。
• READ：需要一个起始页地址，返回四个NTAG21xF页面的16字节数据。
• FAST_READ：需要起始页地址和结束页地址，返回指定页面的所有数据。
• WRITE：需要一个块地址，将4字节数据写入指定的NTAG21xF页面。
• COMPATIBILITY_WRITE：为了与现有的MIFARE Classic PCD基础设施兼容而实现，虽然传输16字节数据，但仅写入最低有效4字节。
• READ_CNT：用于读取NTAG213F、NTAG216F的NFC单向计数器的当前值。
• PWD_AUTH：用于密码验证，验证成功后可访问受保护的内存区域。
• READ_SIG：返回一个IC特定的32字节ECC签名，用于验证NXP Semiconductors作为硅供应商的身份。

六、电气特性

6.1 限制值

超过一个或多个限制值可能会对设备造成永久性损坏，长时间暴露在限制值下会影响设备的可靠性。例如，输入电流最大为40 mA，总功耗最大为120 mW，场检测引脚电压范围为 -0.5至4.6 V等。

6.2 特性参数

输入电容典型值为50.0 pF，输入频率为13.56 MHz，环境温度范围为 -25至70 °C等。EEPROM的保留时间为10年，写入耐久性为100,000次循环。

七、封装和引脚信息

NTAG21xF采用HXSON4封装，引脚配置与NTAG203F相同。详细的封装尺寸和引脚描述在文档中有明确说明，工程师在设计时可根据这些信息进行布局。

八、总结

NTAG213F/216F以其丰富的功能、良好的兼容性和较高的安全性，为NFC应用提供了一个优秀的解决方案。无论是在消费电子、工业控制还是物联网等领域，都具有广阔的应用前景。作为电子工程师，我们可以充分利用这些特性，设计出更加高效、安全的NFC应用系统。在实际应用中，我们还需要根据具体需求，合理配置产品的各项参数，以达到最佳的性能和安全性。你在使用NTAG213F/216F的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。