一 、前言
本文主要介绍配置 NXP PCF7991 驱动天线 ，介绍了 MCU 配置 PCF7991 驱动天线流程 。再通过电流钳检测天线驱动电流 ，来验证 MCU 配置 PCF7991 驱动天线成功 。
二、 基础介绍
2.1 概述
PCF7991AT 是一个完全集成的高级基站集成电路 ABIC ( Advanced Basestation IC )，为汽车发动机防盗系统而设计 ，提供对 ID 应答器的读和写访问 。该装置是为了使用工作在 125kHz 和使用 ASK 写且 AM/PM 读操作的应答器 ，可以按系统和应答器的需求进行优化放大器增益 ，滤波器截止频率等 。
该 PCF7991AT 是为了易于集成到发动机防盗的读写或只读系统而设计的 ，特点是高度集成和外部元件数量非常少 。该器件集成了一个强大的天线驱动器 / 调制器 ，低噪声自适应采样时间解调器 ，可编程滤波器 / 放大器和数字转换器 ，适合需要设计高性能的基站 。 PCF7991AT 可以和应答器进行双向通信 ，通过连接 DIN 和 DOUT ，三线接口可以配置为两线接口操作 。
2.2 最小应用电路
图中所示是 PCF7991AT 最小应用电路 ，天线线圈 La 与电容 Ca 形成串联谐振 LC 电路 ( f = 125kHz ) ，该天线电压是由 RV 和 RX 引脚的输入阻抗衰减 。
2.3 天线驱动
该天线驱动器为一个全桥天线电路 ，有能力提供一个方波电压到串行谐振的天线 ，它是连接在 TX1 和 TX2 之间的 。全桥驱动器的特点是低输出阻抗 ，它对谐振天线电路具有较大的驱动电压 ，该天线的标准载波频率为 125KHz 。
三、PCF7991 天线检测
3.1 PCF7991AT 天线检测概述
为了检测天线的短路或开路 ，芯片对接收器的 RX-pin 上的输入电压监视 ，天线故障由状态位 ANTFAIL 报告 。
如果接收器的输入电压没有超过诊断阈值电平 VDTH ，状态位 ANTFAIL 置位 ，反之清 0 。该状态位每个天线载波周期更新一次 。而且可由 GET_CONFIG_PAGE2 或 GET_CONFIG_PAGE3 命令读取 。在掉电或挂起模式时 、在振荡器启动时间 、当天线驱动器被禁止时 ，该状态位是不确定的 ANTFAIL 。
3.2 PCF7991AT 检测天线故障状态
通过发送 GET_CONFIG_PAGE3 命令读取状态位 ANTFAIL 检测天线开路故障 ，使用逻辑分析仪或示波器分析 PCF7991 SCLK 、DOUT 、DIN 引脚数据 。
3.2.1 断开天线连接时读取状态位 ANTFAIL
发送命令SET_CONFIG_PAGE3 ，通过逻辑分析仪抓取 PCF7991 SCLK 、DOUT 、DIN 引脚数据 ，可看出断开天线连接时读取到的状态位 ANTFAIL 置位了 。
3.2.2 连接上天线时读取状态位 ANTFAIL
发送命令SET_CONFIG_PAGE3 ，通过逻辑分析仪抓取 PCF7991 SCLK 、DOUT 、DIN 引脚数据 ，可看出连接上天线后 ，断开天线连接时状态位 ANTFAIL 的置位被清除了 。
四、PCF7991 配置驱动天线流程
4.1 典型上电顺序
PCF7991 ABIC基站系统典型的上电顺序 ，完成上电顺序所需的时间取决于电源 、MCU 、基站天线和应答器等系统部件的参数 。
4.2 一般程序设置（ General Setting Procedure ）
上电或下电后时钟稳定后，μC应按以下顺序执行 。
SET_CONFIG_PAGE 2, 1011b; THRESET=1, FREEZE1=1, FREEZE0=1
延时 5 ms ，等待加速滤波器和解调器配置 。
SET_CONFIG_PAGE 2, 1000b; THRESET=1, FREEZE1=0. FREEZE0=0
延时 1 ms ，等待普通滤波器和解调器一毫秒操作 。
SET_CONFIG_PAGE 2, 0000; THRESET=0, FREEZE1=0 FREEZE0=0)
READ_TAG( );
等待数据以及等待门限、滤波器、解调器正常工作 。所给定的时间是启动系统设计的安全基础 。
4.3 WRITE_TAG_N 模式
经过典型上电顺序配置后 ，发送 WRITE_TAG_N 命令进入 WRITE_TAG_N 模式 ，DIN 上的高电平相当于天线驱动关闭 ，低电平相当于天线驱动打开 。如果 N3-N0 设置为 0 ，DIN 上的信号将类似透传地切换到驱动器 。
下图为电流钳采集天线流经电流 ，该天线未经天线硬件（ 调谐、调整 Q 值）更改 ，可看出天线电流存在不明显的问题 。
五、PCF7991调整谐振电容
5.1 示波器测量 ① 点电压
波形应如下所示 ，当这些 5V 突变边沿处于正弦波的最大值和最小值时 ，系统就被调谐了 ，如果不是这样 ，可通过改变谐振电容调整系统 。测量天线的峰值电压 ，天线电压幅值 Vant ( 峰值 ) 是被测电压的一半 。
天线的品质因数 Q 通过所测电压计算 ，Q 的取值最好是在 5 到 15 之间 。
5.2 调谐概述
下图为驱动器和天线的等效电路 ，可以使用矢量网络分析仪分析天线的阻抗 ，调谐目的让天线与驱动器阻抗匹配 ，表现就是通过调整调谐电容的容值消除阻抗的虚部 ，不同材质的电容稳定性也不同 ，尽量选用不易受温度干扰的电容保证电路的稳定性 。
下图所示仪器为 矢量网络分析仪
5.3 调谐前后对比
通过改变谐振电容调整系统 ，下图所示为调谐前 ① 点电压和天线电流 ，5V 的突变边沿处在峰值的右边 。
通过改变谐振电容调整系统后 ， ① 点电压和天线电流 ，5V 的突变边沿处在峰值 。
六、参考资料
【PCF7991AT DataSheet.pdf】
https://wenku.baidu.com/view/7ed6c243a8956bec0975e334.html
【PEPS LF 天线应用笔记分享】
https://www.wpgdadatong.com/blog/detail?BID=B2644
【NXP NFC 差分天线匹配调试方法分享】
https://www.wpgdadatong.com/blog/detail?BID=B0754
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