NXP NTAG I2C plus：解鎖NFC連接新可能

在當今的電子設備領域，NFC技術憑借其便捷性和高效性，在眾多應用場景中得到了廣泛應用。NXP推出的NTAG I2C plus系列產品，作為連接NFC標簽的佼佼者，為家庭自動化和消費類應用帶來了全新的解決方案。今天，我們就來深入了解一下這款產品。

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一、產品概述

NTAG I2C plus是NXP第二代連接NFC標簽，它將無源NFC接口與接觸式I2C接口完美結合。該系列產品不僅與第一代NTAG I2C產品保持完全向后兼容，還新增了密碼保護、雙接口全內存訪問配置以及防克隆的原創性簽名等高級功能。其第二代技術提供了四倍的直通性能和能量收集能力，同時針對入門級NFC應用進行了優化，擁有最低的物料清單（BoM）成本。

二、產品特性與優勢

（一）關鍵特性

1. 互操作性：符合ISO/IEC 14443 Part 2和3標準，開發板通過NFC Forum Type 2 Tag認證（認證ID：58514），擁有唯一的7字節UID，支持GET_VERSION命令，方便識別芯片類型和支持的功能，輸入電容為50 pF。
2. 主機接口：作為I2C從機，具有可配置的場檢測引腳，基于開漏實現，用于信號NFC事件或同步直通數據傳輸。
3. 內存管理：配備2k字節的EEPROM和64字節的SRAM緩沖區，支持NFC和I2C接口之間的數據傳輸，具有內存鏡像或直通模式，確保NFC和I2C內存訪問的清晰仲裁。
4. 數據傳輸：支持64字節SRAM緩沖區的直通模式，以及FAST_WRITE和FAST_READ NFC命令，提高數據吞吐量。
5. 安全與內存訪問管理：可基于32位密碼實現NFC和I2C接口的全、只讀或無內存訪問，具備NFC靜音功能，可禁用NFC接口，采用橢圓曲線密碼學（ECC）的原創性簽名，實現簡單、可靠的身份驗證。
6. 電源管理：可配置場檢測輸出信號，用于數據傳輸同步和設備喚醒，支持從NFC場收集能量，為外部設備（如連接的微控制器）供電。
7. 工業要求：工作溫度范圍為 -40°C至105°C，滿足工業應用的需求。

（二）關鍵優勢

1. 高度互操作性：與所有支持NFC的設備完全兼容，通過NFC和I2C接口實現超快速數據交換（高達40 kbit/s），為用戶帶來流暢的使用體驗。
2. 零功耗運行：采用非易失性數據存儲，實現零功耗運行，同時能量收集功能可從NFC場提供高達15 mW的功率，為部分主機系統供電。
3. 數據保護：提供數據保護功能，防止未經授權的數據操作，確保數據安全。
4. 多應用支持：憑借其內存大小和分段選項，支持多種應用場景。
5. 低成本解決方案：擁有最低的物料清單和最小的占位面積，為嵌入式電子設備中的NFC解決方案提供了經濟高效的選擇。

三、應用場景

NTAG I2C plus適用于多種NFC應用場景，包括物聯網節點（家庭自動化、智能家居等）、消費類應用的配對和配置、NFC配件（耳機、揚聲器等）、可穿戴信息娛樂設備、健身設備、消費電子、醫療保健、智能打印機、儀表和電子貨架標簽等。

四、功能詳解

（一）NFC接口

NTAG I2C plus的無源NFC接口基于ISO/IEC 14443 - 3 Type A標準，需要由NFC場（如支持NFC的設備）供電，以接收命令并發送響應。在數據通信中，每個幀開頭有一個起始位，每個字節末尾有一個奇校驗位，多字節參數的最低有效字節先傳輸。為確保可靠的數據傳輸，采用了16位CRC、奇偶校驗位、位計數檢查、位編碼和通道監控等機制。

（二）NFC狀態機

NTAG I2C plus的NFC狀態機包括IDLE、READY 1、READY 2、ACTIVE、AUTHENTICATED和HALT狀態。在不同狀態下，NFC設備通過發送相應的命令來解析UID，并進行身份驗證和數據操作。例如，在READY 1狀態下，NFC設備解析UID的第一部分（3字節），在READY 2狀態下解析第二部分（4字節），最終進入ACTIVE狀態執行應用相關命令。

（三）內存組織

NTAG I2C plus的內存包括EEPROM和SRAM。EEPROM存儲7字節UID、內存鎖定條件、IC配置信息和用戶內存，而SRAM是一個64字節的易失性內存，用于頻繁更改的數據。內存訪問從NFC和I2C接口有不同的組織方式，可通過密碼保護部分或全部內存。

（四）可配置場檢測引腳

場檢測引腳基于開漏實現，可根據NFC接口的活動觸發外部設備或開關連接的電路。其功能由NFC場供電，無需VCC電源。通過配置FD_ON和FD_OFF條件，可以實現不同的場檢測功能，如檢測NFC場的存在、有效命令的開始或標簽的選擇等。

（五）看門狗定時器

為避免I2C接口長時間鎖定內存訪問，可通過編程看門狗定時器在一段時間的不活動后解鎖I2C主機，使NFC設備能夠訪問標簽。

（六）能量收集

NTAG I2C plus支持從NFC場收集能量，為外部低功率設備供電。在能量收集模式下，需要注意連接電容器的選擇、啟動負載電流的限制以及I2C和場檢測總線的電源管理。

（七）密碼認證

通過PWD_AUTH命令可以訪問受保護的內存區域。AUTH0配置字節定義了受保護區域的起始頁，可通過NFC_PROT位配置保護級別。同時，可以通過設置AUTHLIM配置位限制密碼驗證失敗的次數。

（八）原創性簽名

NTAG I2C plus采用橢圓曲線密碼學（ECC）的原創性簽名，可驗證標簽是否由NXP Semiconductors制造。每個UID都用NXP私鑰簽名，簽名存儲在標簽內存中，可通過READ_SIG命令檢索并驗證。

五、I2C和NFC命令

（一）I2C命令

NTAG I2C plus支持I2C協議，包括起始條件、停止條件、軟復位和NFC靜音功能、確認位（ACK）、數據輸入、尋址、READ和WRITE操作以及WRITE和READ寄存器操作等。在進行I2C操作時，需要注意EEPROM編程時間和命令序列的原子性。

（二）NFC命令

NTAG I2C plus支持多種NFC命令，如Request、Wake - up、Anticollision、Select、Halt、GET_VERSION、READ、FAST_READ、WRITE、FAST_WRITE、SECTOR_SELECT、PWD_AUTH和READ_SIG等。每個命令都有特定的編碼和響應時間要求。

六、通信與仲裁

當NFC和I2C接口同時供電時，根據“先到先得”原則，只有一個接口可以訪問內存。在非直通模式下，I2C接口和NFC接口的訪問受到相應的鎖定位控制。在直通模式下，SRAM被鏡像到特定頁面，通過FAST_READ和FAST_WRITE命令可以實現高效的數據傳輸。

七、注意事項

（一）限制值

需要注意產品的限制值，如存儲溫度、最大結溫、靜電放電電壓、電源電壓、輸入電壓和電流等，超過這些限制可能會導致設備永久損壞或影響可靠性。

（二）靜電放電

該設備對靜電放電（ESD）敏感，在處理時應遵循相關的ESD防護標準，如ANSI/ESD S20.20、IEC/ST 61340 - 5、JESD625 - A等。

NXP NTAG I2C plus以其豐富的功能、高效的數據傳輸和可靠的安全性，為NFC應用提供了一個優秀的解決方案。電子工程師在設計相關產品時，可以充分利用其特性，開發出更具創新性和競爭力的產品。大家在使用過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區分享交流。