CCC数字钥匙设计【NFC基础】--LPCD相关介绍

关于NFC卡检测，主要可以分成两个步骤：

1、LPCD低功耗检测，唤醒NFC读卡器。

2、唤醒后，NFC读卡器或MCU控制器轮询Type A、Type B、Type F、Type V（ISO15693）等卡类型。

本文主要介绍LPCD相关功能，包含如下部分内容：

1、LPCD功能介绍

2、NCF3321的uLPCD与LPCD功能介绍

3、手机LPCD辅助功能介绍

1、什么是LPCD？

LPCD，全称为Low Power Card Detection，即低功耗卡检测。

为了减少不间断轮询的功耗，车辆的NFC读卡器可以使用低功耗卡检测功能(LPCD)。车辆的NFC读卡器间隔发送LPCD脉冲，如果NFC读卡器检测到天线上的Tx信号的幅度变化，且足以触发检测阈值，则NFC读卡器认为检测到了NFC设备，然后触发NFC交互。

具体处理流程如下，同时参见下图：

1)?NFC Reader周期发送LPCD脉冲

2)?手机由远处往NFC Reader靠近

3)?NFC Reader检测到Tx信号的幅度超过检测阈值。

4)?触发NFC Reader与手机进行通信交互

2、NCF3321中LPCD与uLPCD：

NCF3321中包含LPCD及uLPCD两种低功耗卡检测方式。

LPCD是一种基于软件的卡检测模式，host接口仍保持激活状态。

uLPCD是一种基于硬件的卡检测方式，host接口处于非激活状态。

在uLPCD期间，可以将MCU设置为休眠模式。当NCF3321检测到卡后，MCU被NCF3321发送的中断IRQ从休眠模式唤醒。

与ULPCD模式相比，LPCD模式以略高的电流消耗为代价提供了最高的灵敏度。

NCF3321实现了一个低频振荡器来驱动唤醒计数器，该计数器触发天线驱动器的周期性激活以发射短射频脉冲。这种射频脉冲可以通过天线附近的导电物体(卡片、手机、金属)来检测天线的失谐。

如果NCF3321检测到天线失谐，系统将从休眠模式中唤醒。之后它会向所连接的MCU控制器发送中断信号，将MCU控制器从休眠模式中唤醒，并指示天线失谐状态的变化。

然后，MCU控制器可以执行卡轮询序列card polling sequence（即轮询Type A、Type B、Type F、Type V（ISO15693）等卡类型），并验证引起天线失谐的NCF卡片是否是NFC Reader支持的。

关于LPCD及uLPCD具体分别描述如下：

2.1?NCF3321的LPCD

低功耗卡检测模式LPCD是一种基于软件的卡检测模式，通过来自接收信号的同相(I)和正交(Q)分量进行检测。

在LPCD过程中，NCF3321发送一个短射频脉冲，并测量RX引脚的接收信号。接收到的信号被混频器分成I通道和Q通道。

这些分离的信号然后由10位ADC量化，并表示接收信号的I/Q值。

如果I或Q值达到预配置的阈值，由于天线的失谐，LPCD机制将触发一个唤醒。

每次RF脉冲后，NCF3321则进入低功耗模式，但host接口仍保持激活状态。

这个低功耗阶段周期性地被下一个射频脉冲打断。

这个射频脉冲加上低功率模式周期的周期可以配置为高达2690毫秒。

下图显示了LPCD模式下的典型电流曲线

2.2?NCF3321的uLPCD

uLPCD，全称为Ultra-Low Power Card Detection，即超低功耗卡检测。

超低功耗卡检测方式uLPCD是一种基于硬件的卡检测方式，通过检测接收到的信号的RSSI?(Received Signal Strength Indicator)值进行检测。

在uLPCD过程中，NCx3321发送一个短射频脉冲，并测量RX引脚的接收信号。

由于在uLPCD模式下，NCx3321的几乎所有模块都处于关闭状态，因此出于节电原因，只有一小部分接收器模块处于活动状态。

接收到的信号被送入电流传输器，然后通过10位ADC进行采样。该ADC值表示接收到的信号的RSSI值。如果该值达到某个预配置的阈值，uLPCD机制将触发唤醒。

每次RF脉冲后，NCx3321进入超低功耗模式，同时host接口亦处于非激活状态。这个超低功耗阶段会被下一个射频脉冲周期性地中断。

该射频脉冲加上超低功耗模式周期的周期可以配置为高达4096 ms。

图2显示了LPCD模式下的典型电流分布图。

3、什么是LPCD assistance？

LPCD assistance是手机端的一项功能，目的也是为了提高卡检测的灵敏度与NFC通信距离

具体通过如下步骤来实现：

1) 手机实时检测NFC读卡器LPCD脉冲间隔

2) 当NFC读卡器的发送LPCD脉冲时，手机根据步骤1检测出的LPCD脉冲间隔，在NFC读卡器发送LPCD脉冲的同时，手机端发送NFC载波，这样会加强LPCD的信号，从而让NFC读卡器容易检测到超过门限的LPCD脉冲。

4、总结

1) 关于NFC卡检测，主要可以分成两个步骤：

a. LPCD低功耗检测，唤醒NFC读卡器

b. 唤醒后，NFC读卡器或MCU控制器轮询Type A、Type B、Type F、Type V（ISO15693）等卡类型。

2) NCF3321的LPCD，全称Low Power Card Detection，即低功耗卡检测。

a. LPCD是一种基于软件的卡检测模式，通过来自接收信号的同相(I)和正交(Q)分量进行检测。

b. 即NFC Reader周期发出RF脉冲，若有卡靠近，则NFC Reader会因为失谐导致发送信号变弱，从而检测到NFC卡片。

c. 之后唤醒MCU控制 器，启动Card Polling序列来轮询Type A/B/F/V卡

3) NCF3321的uLPCD，全称Ultra-Low Power Card Detection，即超低功耗卡检测。

a. uLPCD是一种基于硬件的卡检测方式，通过检测接收到的信号的RSSI值进行检测。

b. 即NFC Reader周期发出RF脉冲，若有卡靠近，则NFC Reader会检测到RSSI阈值超过门限，从而触发唤醒。

c. 唤醒MCU控制器后，启动Card Polling序列来轮询Type A/B/F/V卡。

4) LPCD辅助功能：手机端的一项功能，即手机端通过在Reader发送RF脉冲的同时发送载波，以提高卡检测的灵敏度与NFC通信距离。