NFC芯片与SIM卡连接的方案研究.pptVIP

* NFCTransceiver NFC/SEIF NFC 芯片与 SIM 卡连接的方案研究 石亦欣 复旦大学专用集成电路与系统国家重点实验室 李蔚 上海复旦微电子股份有限公司 摘要： NFC 应用是目前移动通讯行业与 RFID 行业所关注的热点，NFC 技术将移动终端与 RFID 应用紧密的 捆绑在一起，引发了一系列新的应用模式。作为 NFC 应用推动的主流力量，移动运营商提出了基于 SIM 卡实现 NFC 应用的需求。本文详细分析讨论了 NFC 芯片与 SIM 卡连接的方法，并提出合理的建议方案。 关键词： NFC SWP 的应用整合，是一个涉及多行业、多层次的复杂 1、概述 IC 特别是非接触式 IC 卡经过十多年的发展， 已深入现代生活的各个角落，被广泛应用于公交、 门禁、小额电子支付等领域。近年来，在轨道交 通、物流管理、物品防伪、身份识别等需求推动 下，非接触式 IC 卡（或者电子标签）技术的不断 进步，应用越来越普及，迫切需要各类非接触 IC 卡识别设备。与此同时，移动通讯设备经历 20 多 年的迅速发展，已经几乎成为居民人手俱备的随 身装置，普及率非常高，并且有向移动通讯终端 集成更多功能的趋势。可以看到，RFID 应用技术 和移动通讯技术相结合，将激发出无数的新型应 用，将是今后 RFID 技术发展的热点。 NFC（Near Field Communication 近场通讯） 是这几年飞速发展的一种新兴技术，由 Sony、 Philips 和 Nokia 提出，它使得两个电子设备直接 可以进行短程的通讯，工作在 13.56MHz 频段，工 作距离几个厘米。NFC 技术目标是电子设备之间的 近距离通讯，主要实现三类功能：非接触 IC 卡片 模拟功能；点对点数据通讯功能；读卡机功能。 NFC 技术的出现，极大地促进了 RFID 技术与移动 通讯技术的融合进展，引发出许多新的应用模式。 NFC 应用的推广需要移动终端的更新，需要跨行业 1 项目，难点非常大。移动运营商在 NFC 推广中扮 演着十分重要的角色，根据移动运营商的需求， NFC 实现方案需要提供一种将 RFID 应用或者 NFC 应用与移动运营商关联在一起的方案，也即需要 一种将 RFID 应用或者 NFC 应与 SIM 卡关联的方案。 2、NFC 硬件架构 下图是 NFC 硬件架构图。NFC 功能的实现由两 部分组成：NFC 模拟前端（NFC Controller 与天 线）和安全单元。根据应用需求的不同，安全单 元可以是 SIM、SD、SAM 或其它芯片。本文将仅讨 论 SIM 卡与 NFC 模拟前端的连接方法。 图 1 NFC 硬件架构 3、SIM 卡与 NFC 连接方式分析 不考虑 SD 等其它接口，一个典型的 NFC 移动 C8 终端将简化为三部分构成：主控芯片（终端的基 带芯片或 AP）、安全单元（SIM 卡）与 NFC 模拟前端芯片（NFC Controller 与天 线） 。 3.1、SIM 卡接口 SIM 卡引脚定义符合 ISO7816 带触点的集成 电路卡规范，图 2 是 SIM 卡的引脚定义。 利用 C4、C8 引脚的方案有现成的实现方案， 但主要问题是 C4、C8 两个保留引脚已被国际标准 组织定义为大容量 SIM 的高速接口，与 SIM 卡的 未来发展存在冲突，因此该方案较少被接受。 3.3、C6 接口方案 由上节内容可以得知，采用 C4、C8 引脚的连 C1 C2 C3 C4 VCC RST CLK RFU C5 C6 C7 C8 GND VPP IO RFU 接方案不被市场所认可，因此需要提出新的解决 方案。分析 ISO7816 标准定义的卡片接口，可以 看到唯一有潜力可挖的只有 C6 引脚。C6 引脚定义 为 VPP，是卡片内部非挥发存储器编程用的高压信 图 2 SIM 卡引脚 其中 C1、C2、C3、C5、C7 五个引脚是常规 SIM卡引脚；C6 作为 VPP（高压编程引脚）已 失去作用（SIM 卡可以不必外部提供 VPP 信号即 可在内部实现 EEPROM 的擦写功能）； C4、C8 已被国际标准组织扩展为新一代 SIM 卡 的高速接口。 SIM 卡与NFC 模拟前端的连接需要在上述 8 个引脚内寻取解决方案。 3.2、C4、C8 接口方案 第一代出现的 NFC 方案基本上采用的是 NXP 的方案，由模拟前端芯片（PN511）与安全芯片 （SmartMX）构成 NFC 方案，模拟前端与安全芯片 通过 S2C 总线接口连接。因为 SmartMX 安全芯片 本身可以作为 IC 卡使用，为了适应移动