NRF Card

2021/10/20 6:09:48

本文主要是介绍NRF Card,对大家解决编程问题具有一定的参考价值,需要的程序猿们随着小编来一起学习吧!

PCB gife Card With NFC

前不久一位朋友过生日,我一下子苦了,倒不是啥的,而是因为我实在不晓得送啥礼物好,感觉我送礼物总是那标准的四件套:钢笔、水杯、花、玩偶……实属丢脸了。麻了,我是严重的选择纠结症患者
于是,奇怪的想法止不住了,我想要是有一个简单不费力,还能让我的朋友满意的礼物就好了。原以为我是在百日做梦,不过想到几个星期前刚花了几天学了AD画图,这可不能白费了,好歹嘉立创和捷配还有几次免费打板的机会呢,这羊毛必须得薅啊!主要是免费
在纠结了是做PCB尺还是画一块啥的时候,突然,灵光一现:何不做一个NFC卡片送给朋友们呢?丝印一改,甚至其他朋友生日也能送!主要是懒,哈哈哈哈哈

所需要的物品和技能

待添加图片
物品:

  • 烙铁
  • 锡膏
  • 热风枪
  • 镊子
  • 6030贴片LED
  • 6030贴片电阻
  • 6030贴片电容
  • NT3H1101W0FHKH芯片
  • 有NFC的手机 苹果手机不行,换安卓机才行

技能:

  • 有手就行 焊接基础

NFC简介

建议百度百科,毕竟我没他强……

NFC芯片

选型要求:

  1. 小体积
  2. 大容量
  3. 可以使用线圈提供电源,无需外加电源

在这几点要求下,打开半导小芯,开始芯片选型之旅
在一番比较之下,选择了NT3H1101W0FHKH芯片
喏,就这款

NXP公司的NTAG系列连接型NFC标签就为许多电子设备增加了即触即连的功能。本设计根据应用需要,综合成本因素及板面布局,选用NXP公司NTAG系列 NT3H1101W0FHKH NFC芯片作为卡片交互核心。芯片采用XQFN-8封装,十分小巧。
NT3H1101芯片与微控制器遵循I2C通信协议,NFC协议为2型通信标准。如图2.2所示,芯片通过PCB上射频天线从接触的有源NFC设备上获取能量,并完成数据交互。交互的数据被写入片上EEPROM用以掉电后的再次读写。另一边,经过芯片转换,NFC获得的能量被供给到外部设备,同时芯片通过I2C与板载外部设备(微控制器)通信。可以看出,NTAG芯片在过程中起到了触碰信息转移和触碰能量传递的中间介质。
在本设计中,由于卡片无需实现外部控制,所以信息的传递主要仅存在于NTAG芯片和触碰设备间,而NTAG芯片获得的能量则传送给LED灯,用以灯珠的点亮显示。

计算天线电感

射频天线部分直接使用PCB天线,绘制天线的前提是要根据谐振频率计算天线的电感值。串联 RLC 电路的谐振频率由以下公式给出:

f 是谐振频率 (Hz)
L是电路的等效电感(H)
C是电路的等效电容(F)
方程中 f 和 C 都是已知常量,计算 L 就十分简单了
已知 NFC 工作频率为 13.56 MHz 且 NT3H1101 调谐电容器一般可设定为为 50 pF,计算得到电感 L = 2.75 μH。
获得等效电感后,需要设计出合适的天线走线,使得等效电感与前述计算值一致。为了适应卡片外观,本设计天线选用方形天线,查阅NXP官方手册,可以得到相应计算公式:

图2.6 NXP官方文档 NTAG Antenna Design Guide 中方形天线计算公式
不过由于当时没想明白,傻乎乎地先把线圈PCB画完了,没有事先计算好电容,只能后来测量计算。
计算大佬可以按照公式死磕,不过我就喜欢偷懒,找了ST公司的一个计算电感的好东西NFC Inductance
这家也可以的NFC天线平面电感计算器

带入测量值计算,最终得到容值为64pf(但工程经验为50pf,可能由于测量误差以及线圈圆角导致),算是勉强混过去了。

天线形状

这玩意可不是瞎画的,不然计算不出来的,或者计算过于麻烦,一切不行来源于未知。
在 PCB 上设计具有特定电感的环天线是可能的,并且必须尊重几何约束。天线可以采取各种形状:矩形,方形,圆形,六边形,甚至八角形。对于每个形状对应一个特定的公式,根据大小、转弯次数、轨道宽度、铜的厚度和许多其他参数提供等效电感。
我采用矩形,主要是这玩意天线设计已经被验证可行,并且有合适的库供给采用。

芯片手册

整体概览一遍,下面主要罗列电源部分

可以看见,由于本设计无需芯片的I2C通信功能及触发功能,且无外部供电。所以我们芯片的VOUT和VCC相连,同时作为母线向外部环状LED供能。芯片最高输出功率约120~160mW左右,我采用六颗LED灯完全是没问题的。

画板效果


可以预想,朋友见到他时心情不会差

手机NFC写入与设置


这上位机的功能自己摸索一下应该是会的,就不加以累述了。

效果

未完待续主要是俺想睡会儿了,明天……后天……还是以后哪天有空了再更新



这篇关于NRF Card的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对大家有所帮助,也希望大家多多支持为之网!


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