手机内置NFC硬件模块可实现的三种功能

如今中高端智能手机都逐渐开始普及两个非常实用的技术,nfc和无线充电,前者可以刷公交或门禁,后者可以摆脱线缆的束缚随时补电,通过反向无线充电技术还能临时给其他设备充电。
在过去的很长一段时间里,nfc和无线充电都处于井水不犯河水的和谐状态,但最近nfc标准官方组织nfc论坛却打破了这个局面,赋予了nfc无线充电的功能,开始抢起好基友的饭碗了。
nfc是个啥
nfc(near field communication,近场通信)是一种短距离的高频无线通信技术,允许电子设备之间进行非接触式点对点数据传输,在10cm内的距离里交换数据。当手机内置了nfc硬件模块之后,它就能有机会实现以下三种功能:
点对点模式(p2p mode):我们可以将这个模式理解为双向数据分享,也就是两个nfc终端互相交换数据,它主要用于作为蓝牙和无线连接的初始验证。
读卡器模式(reader/writer mode):nfc模块的读卡器模式,就是可以像读卡器一般,读取电子标签的相关信息、实现nfc手机之间的数据交换或是读取其他ic卡内的数据。
卡模拟模式:支持该模式的nfc通常会被称为“全功能nfc”,可以虚拟银行卡、公交卡和未加密的门禁卡,现在的新品手机几乎都支持这一模式。
关键的线圈
智能手机身上的nfc模块通常包括完整的clf(非接前端模块)、射频天线和se(安全区域)等单元,而给我们最深刻印象的无疑就是一条醒目的线圈。
其工作原理是基于电感的互耦合,有规律的改变线圈的阻抗从而有规律的改变电感初级线圈的负载,从而让读卡器端(可以是手机,也可以是公交闸机等)内的线圈读取出需要的信息。
跨界的线圈
看到nfc的线圈很多小伙伴应该很熟悉——靠,这不是和无线充电模块的线圈差不多吗?
iphone 11 pro max的两套线圈x光照图
小米10手机的两套线圈拆机图
没错,现阶段手机圈常用的无线充电技术就建立在电磁感应的基础上,其原理是法拉第电池感应定律,即给初级线圈一定频率的交流电,通过电磁感应在次级线圈中产生一定的电流,从而将能量从传输端转移到接收端。
落实到手机身上,就是在手机后盖内和无线充电底座内,分别嵌入接收端和发射端专用的线圈(还包括转换和识别、电源管理等芯片),当电能输入到发射端线圈时就会产生一个磁场,磁场感应到接收端的线圈就会产生电流实现了充电的过程。
nfc的线圈以前只能用于传输通讯信号,但nfc论坛此次却带来了全新的wlc无线充电规范(wireless charging specification),可以让nfc模块内的线圈也能用来无线充电。
wlc规范的前景
需要注意的是,基于nfc的wlc规范带来的其实是一种“反向无线充电功能”,即让手机可以通过nfc线圈,反向给智能手表、智能手环、无线耳机、手写笔这类小型的iot设备充电,而不是配合无线充电底座给手机充电。
很多支持无线充电的手机都在主打反向充电功能
此外,由于nfc线圈规模太小,wlc规范只能借用nfc设备的一根天线同时进行通信和充电,所以功率只有1w。但是,1w的功率对于绝大多数iot设备也是够用的,对万物互联的意义非凡。
可惜,从nfc论坛公布的资料来看,想支持wlc规范需要全新的nfc芯片的支持,这意味现有的nfc设备还无缘享受这一方便的功能。
在可以遇见的未来,当wlc规范被市场认可后,在智能手机身上会逐步完成无线充电线圈和nfc线圈的整合,让一套线圈同时兼顾无线充电和nfc功能,届时iot设备的春天也就到了。

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