1 NFC智能电视的系统结构和总体设计方案
本文设计采用了TI的TRF7970A transceiver IC作为电视机端，RF430CL330H NFCTag应用在遥控器端;在本系统中，其基本功能应用如下：
TRF7970A可以通过和RF430CL330H的相互通信，实现电视和遥控器之间的配对，也就是目前2.4GHz数据传输前的配对;
TRF7970A可以和NFC智能手机实现WiFi的快速配对;
RF430CL330H可以和智能手机之间的通信，实现手机的数据信息转换到遥控器或者电视上面;
可以通过NFC的空中接口对Firmware的软件升级;
TRF7970A可以对标签的读写操作，实现电视的功能项选择;
图1 系统结构框图
TRF7970A满足NFC的三种功能通信方式：Reader/Write, Pear to Pear和Card Emulaiton，完全满足ISO/IEC18092, ISO/IEC21481的NFC标准;可以完全与满足NFC标准的设备端进行信息的交互，RF430CL330H是一款动态的NFC Tag芯片, 符合NFC Type 4的标准，支持的数据速率可达848Kbps, SPI接口可以MCU进行有效的沟通。
2 硬件电路设计
2.1 TRF7970A模块硬件电路设计
TRF7970A是一款13.56MHz RFID高集成度的射频前端芯片，完全支持NFC的协议标准，通过对该芯片的ISO Control寄存器进行配置，可以设置成为不同模式的工作状态;TRF7970A支持SPI和并口两种通讯接口模式，宽电压(2.7V~5.5V)供电，内部集成了LDO，支持5种电源管理模式，在5V供电的情况下输出功率可达200mW。接收回路有两路(RX1和RX2)，相位相差90度，保证接收的稳定和可靠性，其基本的硬件电路如下图所示：
图2 TRF7970A射频前端电路
射频前端匹配到50欧姆的射频阻抗，基本的匹配网络如下所示：
图3 TRF7970A射频前端匹配网
2.2 TRF7970A天线匹配电路构建
TRF7970A天线是一款50欧姆的阻抗匹配天线，其基本的匹配电路如下所示：
图4 TRF7970A天线匹配电路
由于天线的材质和尺寸大小不一样，每一款生产出来的TRF7970A天线匹配电路天线都要做完整的天线匹配，根据设计的系统Q值，天线的电感值来对射频前端的参数进行完整的匹配。
2.3 RF430CL330H模块硬件电路设计
RF430CL330H是一款满足NFC Type 4的动态标签，支持ISO/IEC14443 Type B, 支持SPI和I2C接口，有RF唤醒功能的一款动态标签;其基本的硬件电路如下：
图5 RF430CL330H基本参考电路
从该原理图可以看出，外面很少的外围器件就可以集成到别的芯片外围电路上去，以实现快速的NFC功能。在该遥控器项目中，RF430CL330H及外围电路集成到遥控器的电路上，只是把线圈拿出来作为一个独立的模块，这样便于读写操作。
3 系统软件设计
系统软件设计主要包括智能电视应用中的各项功能的实现：有对TAG的读取以获取特定电视或者网络节目的权限，有对蓝牙配对WIFI配对的需求实现快速建立蓝牙与WIFI的连接，另外电视可以通过P2P功能获取手机相关图片，链接信息，实现信息的快速切换。也可以通过NFC对Firmware进行无线升级。
3.1 标签读取
TRF7970A可支持ISO15693，ISO14443A/B等标签的读取(如图6所示)。
图6 TRF7970A支持的卡片标准
3.2 蓝牙配对
根据NFC论坛与蓝牙SIG联盟定义的安全简易配对Bluetooth secure simple paring using NFC(NFCForum-AD-BTSSP)规范，将蓝牙配对信息(如下数组)通过MCU写RF430CL330H的NDEF区域，当任何具有NFC功能的设备，读取到该内容后将自动进行蓝牙配对的连接过程。
蓝牙的OOB数据格式如图7所示。包括OOB数据长度，蓝牙设备地址与名称，设备种类以及UUID。
图7 NDEF中的蓝牙OOB数据格式
3.3 Peer to Peer
P2P是基于NFC论坛定义的Simple NDEF Exchange Protocol(NFCForum-TS-SNEP规范，其主要流程如下。手机可以通过P2P的功能将相关的信息例如图片，链接等与电视进行快速交互。
图8 P2P的软件操作流程
在P2P中设备分为主动模式Initiator和被动模式Target。TRF7970A既可以作为Initiator也可以作为Target。相对来说Target模式下能够有效节约功耗。
1. 主动模式：设备本身会产生RF 电磁场
2. 被动模式：设备使用感应的电磁场进行数据传输
图9 P2P的工作模式
3.4 Firmware Update
将MCU的BSL功能与NFC的技术互相结合，通过P2P的方式实现软件升级。以TI的MSP430为例，BSL的软件主要包括Peripheral Interface(PI)，Command Interface以及BSL_API。BSL的软件升级接口可以通过UART，SPI，那么将NFC的接口与SPI结合即可实现通过NFC对软件的升级。如图10所示。
图10 BSL软件升级方式
其中NFC的PI主要包括三层：SPI驱动，RFID硬件接口(与TRF7970A的接口)以及NFC(NFC协议的实现，P2P)功能。
图11 NFC PI结构
4 总结
随着NFC近场通信功能的不断普及，以其传输速率快，安全性高等特点，在不同的领域都有着广泛的应用。尤其在授权，支付，蓝牙以及WIFI配对方面有着突出的优势，将NFC的应用引入智能电视，使得信息分享，通信连接更加方便快捷，将能够极大提升用户体验。
