NFC標簽端芯片的選型。在選型中會遇到各個公司各個品類的NFC標簽芯片,其集成度、功耗、主要功能也各不相同,在選型過程中,需要制定以下要求,才能很好的實現系統功能:
(1) 功耗低。較低的功耗可以實現較穩定的測量與較少的能源消耗,且可以方便實現無電池化的輕量設計,因此低功耗是 NFC 應答器選型的重點。
(2) 集成度高。生理參數監測終端是穿戴式設計的,在實驗過程是需要穿戴在自由活動小動物身上,所以設計體積得小,高集成度意味着不需要設置過多復雜的外圍電路,標簽端的體積可以做到比較小,所以集成度高也是NFC標簽芯片重要的指標 。
(3) 性能高。體溫和運動狀態的監測是需要采集多組數據的,對於數據的處理也是需要即時的,且數據量也較大,需要在較短時間內對參數進行采集、處理后並無線傳輸給NFC讀寫器需要高性能,最好是內置單片機處理CPU的NFC標簽芯片才能完成。
綜上所述,本體溫和運動狀態監測系統的標簽端的NFC應答器芯片選擇德州儀器(TI)公司的超低功耗的並且集成度非常高的RF430FRL152H芯片。RF430FRL152H芯片支持ISO15693射頻協議,它將16位嵌入式MSP430微控制器、14bitADC(模數轉換)以及 2kB FRAM集成到一起,集成度非常高。RF430FRL152H器件內部集成好的14位ADC能夠很好的采集外部傳感器的模擬信號,即可以用其采集模擬量的生理參數,在一秒之內即可完成所有的模數轉換,也由於其內部集成有超低功耗的MSP430內核進行控制,所以獲得的結果精准度也較高[11],且該芯片上留有3個ADC引腳,這就為后續拓展留下空間。RF430FRL152H可以通過工作頻率在13.56MHz的外部射頻天線的電感耦合方式通過讀寫器天線無線提供能量,且其電源引腳都可以單獨引出來再為外圍電路進行供電,這在后續應用中也會涉及到。其典型應用框圖如下所示:
RF430FRL152H芯片符合上述低功耗,集成度高,性能好的芯片要求。RF430FRL152H引腳圖及其參考設計如下所示,可以看到由於其集成度高,許多功能在片內可以完成,因此其外圍電路較為簡單,后續拓展功能也較為方便。
NFC標簽在其射頻前端上的天線接收到讀寫器端天線傳輸來的能量時,RF430FRL152H的會在內部進行能量的收集、整流處理。從整流后的能量便可供給整個標簽端使用,其VDDSW在RF供能時,恆定輸出1.5V。其主要電源輸出如下表所示:
表 主要引腳電源輸出值
電源 |
引腳 |
電壓(V) |
電流(uA) |
VDDSW/VDDR |
PIN 3 |
1.5 |
450 |
VDDH |
PIN 23 |
1.86 |
600 |
VDD2X |
PIN 7 |
2.9 |
150 |
VDD2X |
PIN 7 |
2.7 |
90 |