NXP NCF3321 卡保护应用示例讲解

一 、前言

NCF3321 是世平集团代理的 NXP 所研发的新一代车规级 NFC 前端 IC，相比上代 NFC 前端 IC 性能提升巨大、支持多类型多协议卡检测、支持手机模拟 NFC 识别、支持手机与卡共同检测、宽范围工作温度工作更加稳定。

NCF3321是一款高度集成的高性能、完全符合 NFC 论坛标准的 13.56 MHz 非接触式通信前端 IC，它采用了出色的调制和解调概念，完全集成了不同类型的非接触式通信方法和协议。NCF3321可确保与下一代 NFC 手机的最大互操作性。NCF3321 针对门把手应用进行了优化，并实现了具有超低功耗卡检测的大功率发射器功能。

S32K144 是恩智浦（NXP）公司于 2017 推出面向通用汽车应用市场的高性能微处理器，该微处理器基于 32位 ARM Cortex-M4F 内核，最快内核频率达 112MHz。NXP Echoes-S32K144评估板采用 14×14mm LQFP100 封装，引脚间距 0.5mm，具有丰富的外设资源。该方案支持 JTAG 标准调试接口和 JTAG 4 线 SWD 调试模式，具有 micro USB 或外部 12V 电源两种供电选择，板载 CAN、LIN 与 UART 连接。

本文将从关键环境搭建、模拟检测、识别算法、工程配置和调试演示等方面讲解 S32K144 搭配 NCF3321 卡保护示例工程。

二、相关组件

2.1 必备组件

硬件组件：

• S32K144 EVB
• NCF3321 Demo

软件组件：

• 编译器：GCC ARM Embedded 6.3.1 20170509
• IDE：S32 Design Studio for ARM 2018.R1
• 配置工具：EB Tresos Studio v24.0.1 b180321-0610
• 用于 AUTOSAR、AnfcRL 的汽车 NFC 读取器库包：AnfcRL_TS_T40D2M10I1R0
• 用于 S32K144 AUTOSAR4.3 驱动包：S32K14X_MCAL4_3_RTM_1_0_1
• Gnuwin32 (version 3.81)
• GNU Arm Embedded Toolchain (Version 7-2018-q2-major)

备注：IDE、EB、NFC 读取器库包、MCAL 等软件组件与代码工程包需要在 NXP 官网申请权限进行下载。

2.2      组件安装

下载软件组件后编译器、IDE、配置工具只需默认安装即可满足使用需求，在安装 MCAL 中需要注意将配置工具的安装路径添加进 MCAL 的链接路径中，安装成功后会在配置工具安装路径的“EB\tresos_24AS43\links”文件夹下出现相应的 .link 文件，如不添加进链接路径后续配置工具将无法配置所安装的 MCAL 版本。

安装 AnfcRL 组件：

• 复制 AnfcRL_TS_T40D2M10I1R0 到 S32K14X_MCAL4_3_RTM_1_0_1\eclipse\plugins 下
• 从 AnfcRL_TS_T40D2M10I1R0\stubs\S32K14X\include 复制 h 到 S32K14X_MCAL4_3_RTM_1_0_1\eclipse\plugins\Base_TS_T40D2M10I1R0\include 文件夹下
• 从 AnfcRL_TS_T40D2M10I1R0\stubs\S32K14X\include 复制 h 到 S32K14X_MCAL4_3_RTM_1_0_1\eclipse\plugins\Rte_TS_T40D2M10I1R0\include 文件夹下
• 从 AnfcRL_TS_T40D2M10I1R0\stubs\S32K14X\src 复制 c 到 S32K14X_MCAL4_3_RTM_1_0_1\eclipse\plugins\Rte_TS_T40D2M10I1R0\src 文件夹下

三、卡保护应用示例

3.1 模拟检测流程

RFID 保护是一种特殊算法，可防止在将 NFC 卡放置在无线充电板上时激活无线充电功能。该算法结合了无线充电技术的“模拟感应”与“NFC 算法区分”。

 模拟传感流程图

3.2      NFC 识别算法

卡保护 NFC 识别算法流程图

应用示例程序抽象序列

示例应用 NFC 区分算法识别完成后两个结果：

“Prohibit Charging”：NCF3321 在无线充电板上发现至少一张 NFC 卡片。

“Allow Charging”：NCF3321 没有在无线充电上发现 NFC 卡片。

当无线充电板上有两个或者更多物理设备时，在第一轮循环后禁止充电：

• 假设：不会有两部手机在无线充电板上，则至少有一个设备是卡片。

如果无线充电板上仅存在一个设备，则进行进一步检测：

• 检测设备（技术、协议、接口、模式、PAD0、AID 等。）
• 如果设备是手机则允许充电/如果设备是卡片则禁止充电。

如果无法单独通过协议做出决定，则执行模拟检测：

• 如果设备是手机则允许充电/如果设备是卡片则禁止充电。

以上算法要求可靠的射频性能与正确的天线匹配。

对于带有 NCF3321 的 NXP NFC 读取器库的发现循环的返回状态将为（MULTI_TECH_DETECTED 或者 MULTI_DEVICES_RESOLVED），以防止无线充电板上检测到多个设备。在该情况下，应禁止无线充电，因为其中至少有一个设备是卡片。

在只有一个设备被发现的情况下（status=DEVICE_ACTIVATED）：

• 类型 V：因为没有针对 V 类型卡仿真所以禁止充电。
• 类型 F：PAD0 参数用于确定这杯的性质。
• 类型 A：
• 如果先从卡中识别出 UID，则选择 AID 为正，然后禁止充电；
• 如果协议为 NFC-DEP 则允许充电，否则将进入第三次循环。
• 类型 B：
• 如果先从卡中识别出 UID，则选择 AID 为正，然后禁止充电，否则进入第三次循环；
• 如果第三次循环发现设备激活，则意味该设备是一部手机。因为同一个卡设备不会响应两种不同的技术，然后允许充电。

四、运行演示

4.1 工程配置

打开 EB 配置工具，选择 File>Import>General>ExistingProjects into Workspace 将工程导入到 EB 配置工具查看 S32K144EVB 的 port 口配置，如需修改配置也再次修改。在导入时需勾选 Search for nested projects 选项，如下图所示。

打开 Port 模块即可观察到工程的相关配置，如需修改相关配置也在此页面。

4.2 代码编译

打开 S32 Design Studio for ARM Version 2018.R1，选择 File>Import>General>ExistingProjects into Workspace 将工程导入到 IDE 内，同样在导入时需勾选 Search for nested projects 选项。打开工程列表，双击 AutosarEnvironment.bat 打开代码页，将红框内代码路径更改成安装位置路径后即可编译工程生成 .elf 文件。

4.3 调试演示

生成 .elf 文件后即可进行 debug 测试，测试结果如下所示。

无设备检测结果

手机检测结果

卡检测结果

多卡检测结果

综上所述 NCF3321 卡保护应用示例可精确检测无设备、手机、单卡与多卡情况并给出禁止充电、允许充电命令，结合无线充电程序板搭配使用可有效防止 NFC 卡片放置于无线充板上触发无线充电损坏 NFC 卡片。如想了解 NCF3321 卡保护应用示例更多资料与设计，请联系我们 atu.sh@wpi-group.com。

五、参考文献

[1] DS787721-Data Sheet NCF3321(2.1).pdf，NXP

[2] UM-SCA11222-AUTOSAR_Demonstration_Guideline_for_aNFC_Reader_Library.pdf，NXP

[3] WCT-15WTXAUTOS13V2 Install User Guide(WCT15WTXAUTOSBUG).pdf，NXP

[4] UM-SCA11840-RTD_AUTOSAR_Demonstration_Guideline_for_aNFC_Reader_Library.pdf，NXP



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作者：Hobo Xu / 许宁