双接口NFC芯片系统验证与实现

发布时间：2017-06-16 19:12

  本文关键词：双接口NFC芯片系统验证与实现，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着物联网以及可穿戴智能设备的兴起,NFC作为一种近场通信技术,以其低成本和通讯便捷的特点得到了广泛的研究和应用。带有串行接口和RF无线接口的NFC芯片,能够有效地为嵌入式设备与NFC移动终端提供数据交互媒介,从而拓展了RFID的应用领域。本文以双接口NFC芯片为研究对象,构建一套基于FPGA的设计验证平台,并对自主设计的NFC电路及芯片进行了验证与实现。主要研究内容如下：(1)将串行接口(I2C和SPI)集成于兼容ISO/IEC14443 Type-A标准的双接口NFC芯片中,并对其内部各模块功能和数据交换模式进行了讨论分析。(2)设计并实现了一套基于FPGA的双接口NFC芯片原型验证系统,包括FPGA的数字模块、单片机串口控制、RF射频前端及PC测试控制端。(3)自定义一套PC控制端与MCU之间的通讯协议,可实现PC端、MCU和NFC三者之间的指令转换与交互。在此基础上,开发出PC控制端软件与MCU执行程序,实现自动化高效地产生验证激励、收集验证结果并比对分析定位设计错误。(4)通过验证且流片后,将双接口NFC芯片与心率脉搏传感器集成设计实现了一套心率采集系统,编写NFC手机APP,并通过APP实际测试验证。本论文所设计的基于FPGA的芯片设计验证平台,可提高芯片验证效率及验证覆盖率,可移植性强。
【关键词】：双接口 NFC FPGA验证 I~2C SPI
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN92;TN791
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 引言11
• 1.2 NFC协议标准11-13
• 1.3 NFC技术的国内外研究状况13-15
• 1.4 本论文选题意义及研究内容15-17
• 1.4.1 本论文选题意义15-16
• 1.4.2 本论文的研究内容及章节安排16-17
• 第二章 NFC协议及工作原理17-25
• 2.1 NFC协议解析17-22
• 2.1.1 协议组成部分17-18
• 2.1.2 协议各项关键技术18-22
• 2.2 NFC工作原理22-24
• 2.2.1 NFC芯片通信模式22-23
• 2.2.2 NFC芯片工作方式23-24
• 2.3 小结24-25
• 第三章 双接口NFC芯片架构设计25-34
• 3.1 芯片总体功能定义25-26
• 3.2 芯片架构及各模块功能概述26-30
• 3.2.1 芯片各模块功能概述26-30
• 3.2.2 芯片引脚定义30
• 3.3 双接口NFC芯片初始化及工作模式30-33
• 3.3.1 芯片上电复位初始化过程31-32
• 3.3.2 串行接口访问模式32
• 3.3.3 RF接口访问模式32
• 3.3.4 快速数据穿通模式32-33
• 3.4 小结33-34
• 第四章 基于FPGA的双接口NFC芯片验证与测试34-58
• 4.1 基于FPGA的原型验证需求分析34-36
• 4.1.1 串行通信接口34-35
• 4.1.2 RF通信接口35-36
• 4.2 双接口NFC芯片设计验证平台搭建36-38
• 4.2.1 验证系统硬件平台36-38
• 4.2.2 验证系统软件平台38
• 4.3 PC端与MCU之间自定义通讯指令协议38-43
• 4.3.1 自定义协议38-39
• 4.3.2 PC端指令格式与MCU端返回数据包格式39-42
• 4.3.3 PC端与MCU协议执行流程42-43
• 4.4 PC端软件以及单片机执行程序设计43-47
• 4.4.1 PC端串行接口控制软件43-44
• 4.4.2 PC端RF控制软件44-45
• 4.4.3 MCU端控制执行程序45-47
• 4.5 验证内容47
• 4.6 验证流程47-49
• 4.6.1 FPGA验证EDA流程47-48
• 4.6.2 验证调试流程48-49
• 4.6.3 FPGA原型验证平台实物49
• 4.7 芯片工作模式验证49-55
• 4.7.1 RF接口通信模式49-50
• 4.7.2 MCU端串口主动模式50-53
• 4.7.3 快速数据穿通模式53-55
• 4.8 芯片样片测试55-57
• 4.9 小结57-58
• 第五章 基于双接口NFC芯片应用系统搭建58-74
• 5.1 应用系统设计58-60
• 5.1.1 应用系统需求分析58
• 5.1.2 应用系统硬件结构及软件实现流程58-60
• 5.2 系统硬件设计60-62
• 5.2.1 MCU和HRS Sensor选型60
• 5.2.2 天线设计60-61
• 5.2.3 应用系统硬件实物图61-62
• 5.3 系统软件设计62-71
• 5.3.1 Android处理程序62-68
• 5.3.2 MCU端处理程序68-71
• 5.4 系统功能测试71-72
• 5.4.1 系统功能测试准备71-72
• 5.4.2 系统测试结果72
• 5.5 小结72-74
• 第六章 总结与展望74-76
• 6.1 论文研究总结74-75
• 6.2 工作展望75-76
• 参考文献76-80
• 致谢80-81
• 硕士期间发表学术论文81

【参考文献】

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本文编号：456232