用于访问控制的近场通信 (NFC)与射频识别 (RFID) 读卡器, 通信, 电池

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RFID卡片或徽章通常用来实现非接触式访问控制。这在写字楼中很常见，主要用于提供楼宇门禁功能，并且限制对特定区域的访问。与13.56MHz RFID一样，近场通信 (NFC) 采用同样的ISO和IEC标准与协议，应用于很多智能手机中。这些设备可在住宅中实现全新的访问控制应用，并实现应用与电话及支持RFIC的徽章或卡片之间的通信。在设计此类访问控制系统时，其中需要考虑的一个主要因素就是低功耗。

NFC/RFID徽章或卡片并非由电池功能，而是通过与读卡器设备磁场的电感耦合来接收电能。随后，NFC/RFID读取器或写入器利用调制来发出一条指令，RFID卡片将通过对读取器提供的磁场进行负载调制来响应这条指令。在这个过程中，所有的通信必须由读取器设备发起，而非徽章或卡片。为了使访问控制系统能够随时读取靠近的卡片，它必须在磁场打开的位置上进入轮询循环，当一个指令被发出后，需要等待响应，以确定卡片是否在范围内。这个机制的问题在于，当磁场接通时，收发器的流耗最高，并且在等待卡片响应时，磁场必须在绝大多数时间内保持连通状态，而卡片99%时间是不在磁场范围内的。

为了实现超低功耗以及“随时可用”的用户体验，开发人员必须执行一项徽章“嗅探”技术，这个技术不用经历整个发送指令和等待响应的过程。传统上，减少功耗的方法包括使用机械或光开关、共振器、RSSI（接收信号强度指示器）或电容式临近传感器。TI已经开发出一款超低功耗的方法，即在RF发射器信号接通后的极短突发时间（大约20uS）内，使用一个比较器来测量这个信号的衰减时间。当发射器处于关闭状态并且卡片在天线的范围内时，读取器天线与卡片之间将会有一些耦合，而这将改变衰减时间并且触发系统唤醒，之后卡片的存储器即可被认证，并提供访问权限。

超低功耗卡片“嗅探”电路所需组件，以及信号分析图如下方所示（相关组件用蓝色表示）。来自天线的信号经肖特基二极管整流，然后用于供给CA1比较器输入，而衰减时间将在此处被测量，以确定卡片是否出现。



通过使用这个轮询频率为每秒三次的卡片嗅探技术，平均电流下降到仅为31uA，这个结果几乎让人难以置信，这也使得它成为电池供电应用的理想选择。如需获取与MSP430 微控制器和TRF79xxA 收发器源代码等相关信息，敬请查看TI使用说明书。