用于訪問控制的近場通信 (NFC)與射頻識別 (RFID)

RFID卡片或徽章通常用來實現(xiàn)非接觸式訪問控制。這在寫字樓中很常見，主要用于提供樓宇門禁功能，并且限制對特定區(qū)域的訪問。與13.56MHz RFID一樣，近場通信 (NFC) 采用同樣的ISO和IEC標(biāo)準(zhǔn)與協(xié)議，應(yīng)用于很多智能手機中。這些設(shè)備可在住宅中實現(xiàn)全新的訪問控制應(yīng)用，并實現(xiàn)應(yīng)用與電話及支持RFIC的徽章或卡片之間的通信。在設(shè)計此類訪問控制系統(tǒng)時，其中需要考慮的一個主要因素就是低功耗。

NFC/RFID徽章或卡片并非由電池功能，而是通過與讀卡器設(shè)備磁場的電感耦合來接收電能。隨后，NFC/RFID讀取器或?qū)懭肫骼谜{(diào)制來發(fā)出一條指令，RFID卡片將通過對讀取器提供的磁場進(jìn)行負(fù)載調(diào)制來響應(yīng)這條指令。在這個過程中，所有的通信必須由讀取器設(shè)備發(fā)起，而非徽章或卡片。為了使訪問控制系統(tǒng)能夠隨時讀取靠近的卡片，它必須在磁場打開的位置上進(jìn)入輪詢循環(huán)，當(dāng)一個指令被發(fā)出后，需要等待響應(yīng)，以確定卡片是否在范圍內(nèi)。這個機制的問題在于，當(dāng)磁場接通時，收發(fā)器的流耗最高，并且在等待卡片響應(yīng)時，磁場必須在絕大多數(shù)時間內(nèi)保持連通狀態(tài)，而卡片99%時間是不在磁場范圍內(nèi)的。

為了實現(xiàn)超低功耗以及“隨時可用”的用戶體驗，開發(fā)人員必須執(zhí)行一項徽章“嗅探”技術(shù)，這個技術(shù)不用經(jīng)歷整個發(fā)送指令和等待響應(yīng)的過程。傳統(tǒng)上，減少功耗的方法包括使用機械或光開關(guān)、共振器、RSSI（接收信號強度指示器）或電容式臨近傳感器。TI已經(jīng)開發(fā)出一款超低功耗的方法，即在RF發(fā)射器信號接通后的極短突發(fā)時間（大約20uS）內(nèi)，使用一個比較器來測量這個信號的衰減時間。當(dāng)發(fā)射器處于關(guān)閉狀態(tài)并且卡片在天線的范圍內(nèi)時，讀取器天線與卡片之間將會有一些耦合，而這將改變衰減時間并且觸發(fā)系統(tǒng)喚醒，之后卡片的存儲器即可被認(rèn)證，并提供訪問權(quán)限。

超低功耗卡片“嗅探”電路所需組件，以及信號分析圖如下方所示（相關(guān)組件用藍(lán)色表示）。來自天線的信號經(jīng)肖特基二極管整流，然后用于供給CA1比較器輸入，而衰減時間將在此處被測量，以確定卡片是否出現(xiàn)。

通過使用這個輪詢頻率為每秒三次的卡片嗅探技術(shù)，平均電流下降到僅為31uA，這個結(jié)果幾乎讓人難以置信，這也使得它成為電池供電應(yīng)用的理想選擇。如需獲取與MSP430 微控制器和TRF79xxA 收發(fā)器源代碼等相關(guān)信息，敬請查看TI使用說明書。