Vysoce výkonná vysokofrekvenční čtečka CUBE-NFC6
Uživatelská příručka

UM2616 X-CUBE-NFC6 Vysoce výkonná HF čtečka

Začínáme s X-CUBE-NFC6 vysoce výkonnou HF čtečkou/rozšířením softwaru IC iniciátoru NFC pro STM32Cube
Zavedení
Softwarové rozšíření X-CUBE-NFC6 pro STM32Cube poskytuje kompletní middleware pro STM32 pro řízení aplikací pomocí ST25R3916/ST25R3916B vysoce výkonného NFC front-end IC podporujícího NFC iniciátor, cíl, čtečku a režimy emulace karty.
Rozšíření je postaveno na softwarové technologii STM32Cube pro usnadnění přenositelnosti mezi různými mikrokontroléry STM32. Software je dodáván s sampImplementace ovladačů běžících na rozšiřující desce X-NUCLEO-NFC06A1/X-NUCLEO-NFC08A1 připojené k vývojové desce NUCLEO-L053R8 nebo NUCLEO-L476RG.
Související odkazy: Navštivte ekosystém STM32Cube web na stránce www.st.com pro další informace

Zkratky a zkratky

Tabulka 1. Seznam zkratek

Akronym	Popis
NFC	Komunikace v blízkém poli
NEMOVITÝ	RF abstraktní vrstva
P2P	Peer-to-peer
MCU	Jednotka mikrokontroléru
BSP	Balíček podpory desky
HAL	Vrstva abstrakce hardwaru
LED	Světelná dioda
SPI	Sériové periferní rozhraní
SMS	Arm Cortexmicrocontroller softwarové rozhraní standardní

Rozšíření softwaru X-CUBE-NFC6 pro STM32Cube
2.1 Konecview
Softwarový balík X-CUBE-NFC6 rozšiřuje funkčnost STM32Cube. Klíčové vlastnosti balíčku jsou:

• Kompletní middleware pro vytváření aplikací pomocí ST25R3916/ST25R3916B vysoce výkonné HF čtečky/NFC front-end IC.
• Sampaplikace pro detekci NFC tags různých typů a mobilních telefonů podporujících P2P, režim emulace karty a čtení/zápis.
• Sampaplikace pro čtení a zápis zpráv NDEF.
• SampDostupné implementace pro rozšiřující desku X-NUCLEO-NFC06A1/X-NUCLEO-NFC08A1 připojenou k vývojové desce NUCLEO-L053R8 nebo NUCLEO-L476RG.
• Snadná přenositelnost mezi různými rodinami MCU díky STM32Cube.
• Kompletní RF/NFC abstrakce (RFAL) pro všechny hlavní technologie, včetně kompletních vrstev ISO-DEP a NFCDEP.
• Bezplatné, uživatelsky přívětivé licenční podmínky.

Tento software obsahuje vysoce výkonné HF čtečky/NFC front-end IC ovladače pro zařízení ST25R3916/ST25R3916B běžící na STM32. Je postaven na softwarové technologii STM32Cube, která usnadňuje přenositelnost mezi různými mikrokontroléry STM32. Tento balíček firmwaru obsahuje ovladače zařízení komponent, balíček podpory desky a asampaplikace demonstrující použití rozšiřující desky X-NUCLEO-NFC06A1/X-NUCLEO-NFC08A1 s deskami STM32 Nucleo.
A sampAplikace konfiguruje ST25R3916/ST25R3916B ve smyčce dotazování pro detekci aktivních a pasivních zařízení. Když pasiv tag nebo je detekováno aktivní zařízení, pole čtečky signalizuje detekovanou technologii rozsvícením příslušné LED. Je také možné nastavit ST25R3916/ST25R3916B do režimu indukčního buzení stisknutím uživatelského tlačítka. Během této smyčky dotazování sampAplikace také nastaví ST25R3916/ST25R3916B do režimu emulace karty, aby detekovala přítomnost čtečky. Demo zaznamenává všechny aktivity s virtuálním COM portem ST-LINK k hostiteli systému.
Podporované technologie RFID v této ukázce jsou:

• ISO14443A/NFCA
• ISO14443B/NFCB
• Felica/NFCF
• ISO15693/NFCV
• Aktivní P2P
• Emulace karty typu A a F

2.2 Architektura
Toto plně kompatibilní softwarové rozšíření pro STM32Cube vám umožní vyvíjet aplikace využívající vysoce výkonnou HF čtečku / iniciátor NFC ST25R3916/ST25R3916B. Je založen na hardwarové abstraktní vrstvě STM32CubeHAL pro mikrokontrolér STM32 a rozšiřuje STM32Cube o balíček podpory desky (BSP) pro rozšiřující desku X-NUCLEO-FC06A1/X-NUCLEO-NFC08A1. Aplikační software může přistupovat a používat rozšiřující desku X-NUCLEO-NFC06A1/X-NUCLEO-NFC08A1 prostřednictvím následujících vrstev:
STM32Cube HAL vrstva: vrstva ovladače HAL poskytuje jednoduchou sadu generických, víceinstančních API (rozhraní pro programování aplikací) pro interakci s vyššími vrstvami (aplikace, knihovny a zásobníky). Tato generická a rozšiřující API jsou přímo postavena na společné architektuře a umožňují překrývajícím se vrstvám, jako je middleware, implementovat své funkce bez závislosti na konkrétních hardwarových informacích mikrokontrolérů (MCU). Tato struktura zlepšuje znovupoužitelnost kódu knihovny a zaručuje snadnou přenositelnost mezi jinými zařízeními.

• Vrstva balíku podpory desky (BSP): poskytuje podporu pro periferie na desce STM32 Nucleo (kromě MCU). Tato sada API poskytuje programovací rozhraní pro určité periferie specifické pro desku, jako je LED, uživatelské tlačítko atd. Toto rozhraní vám také pomáhá identifikovat konkrétní verzi desky.
• Middleware NRF abstraction layer (RFAL): RFAL poskytuje několik funkcí pro RF/NFC komunikaci. Seskupuje různé RF integrované obvody (stávající produktová řada ST25R3911B a budoucí zařízení ST25R391x) do společného a snadno použitelného rozhraní.

Protokoly poskytované RFAL jsou:

• ISO-DEP (ISO14443-4 Data Link Layer, T=CL)
• NFC-DEP (ISO18092 Data Exchange Protocol)
• NFC-A \ ISO14443A (T1T, T2T, T4TA)
• NFC-B \ ISO14443B (T4TB)
• NFC-F \ FeliCa (T3T)
• NFC-V \ ISO15693 (T5T)
• P2P \ ISO18092 (NFCIP1, pasivní-aktivní P2P)
• ST25TB (ISO14443-2 Typ B s proprietárním protokolem) Interně,

RFAL je rozdělen do tří dílčích vrstev:

• RF HL – RF vyšší vrstva
• RF HAL- RF hardwarová abstraktní vrstva
• RF AL – RF abstraktní vrstva

Obrázek 1. Blokové schéma RFAL

RF HL		RFAL NFC
RFAL	protokol	ISO DEP				NFC DEP
	Technologie	NFC-A	NFC-B	NFC•F	NFC-V	TIT	T2T	TAT	ST25TB
RF HAL		RF
		RF konfigurace
		ST25R3911		ST25R3916			ST25R95

Moduly v RF HAL jsou závislé na čipu, implementují RF IC ovladač, konfigurační tabulky a specifické instrukce pro HW pro provádění fyzických RF funkcí. Rozhraním pro volajícího je sdílená RF hlavička file který poskytuje stejné rozhraní pro horní vrstvy (pro všechny čipy). RFAL lze rozdělit na dvě další podvrstvy:

• Technologie: technologické moduly, které implementují všechna specifika, rámování, načasování atd
•  Protokoly: implementace protokolu včetně veškerého rámování, časování, zpracování chyb atd.

Kromě toho aplikační vrstva využívá funkce RFAL, jako jsou aktivity NFC Forum Activities (NFCC), EMVCo, DISCO/NUCLEO demo atd. Modul RFAL NFC poskytuje rozhraní pro provádění běžných činností jako zařízení pro dotazování/naslouchání. Přístup k nejnižším funkcím integrovaných obvodů zajišťuje RF modul. Volající může přímo využívat kteroukoli z vrstev RF technologie nebo protokolu, aniž by potřeboval nějaká specifická data konfigurace hardwaru.
Obrázek 2. Architektura softwaru X-CUBE-NFC6

2.3Struktura složek

V softwarovém balíčku jsou zahrnuty následující složky:

• Dokumentace: tato složka obsahuje zkompilovaný HTML file generované ze zdrojového kódu, který podrobně popisuje softwarové komponenty a API.
• Drivers: tato složka obsahuje ovladače HAL, ovladače specifické pro každou podporovanou desku nebo hardwarovou platformu, včetně komponent na desce, a vrstvu abstrakce hardwaru nezávislou na dodavateli CMSIS pro řadu procesorů Cortex-M.
• Middlewares: tato složka obsahuje RFAL (RF abstraction layer). RFAL poskytuje několik funkcí potřebných k provádění RF/NFC komunikace. RFAL seskupuje různé RF integrované obvody (ST25R3911/ST25R3916/ST25R3916B a budoucí zařízení ST25R391x) do společného a snadno použitelného rozhraní.
• Projekty: tato složka obsahuje dva sample aplikace examples:
  – Tag Emulace Detect-Card
  – Čtení a zápis zpráv NDEF

Jsou poskytovány pro platformu NUCLEO-L476RG nebo NUCLEO-L053R8 pro tři vývojová prostředí (IAR Embedded Workbench pro ARM, Keil Microcontroller Development Kit (MDK-ARM) a STM32CubeIDE.
2.4 API
Podrobné technické informace o API dostupných pro uživatele lze nalézt v kompilovaném CHM file umístěnou ve složce „RFAL“ softwarového balíku, kde jsou plně popsány všechny funkce a parametry. Podrobné technické informace o NDEF API jsou k dispozici v .chm file uloženy ve složce „doc“.
2.5 Sample aplikace
A sampAplikace využívající rozšiřující desku X-NUCLEO-NFC06A1/X-NUCLEO-NFC08A1 s vývojovou deskou NUCLEOL476RG nebo NUCLEO-L053R8 je k dispozici v adresáři „Projects“. Projekty připravené k sestavení jsou k dispozici pro více IDE. V této aplikaci NFC tags vysoce výkonná HF čtečka/NFC front-end IC ST2R25/ST3916R25B detekuje různé typy mobilních telefonů podporujících P3916P (další podrobnosti naleznete v dokumentaci CHM file generované ze zdrojového kódu). Po inicializaci systému a konfiguraci hodin LED101, LED102, LED103, LED104, LED105 a LED106 třikrát zablikají. Poté se LED3 rozsvítí, což znamená, že pole čtečky bylo aktivováno. Když a tag je detekován v blízkosti, rozsvítí se LED, jak je uvedeno níže.
Tabulka 2. LED Svítí tag detekce

NFC tag typ	LED svítí tag detekce
NFC TYP F	LED101/Typ F
NFC TYP B	LED102/Typ B
NFC TYP A	LED103/Typ A
NFC TYP V	LED104/Typ V
NFC TYP AP2P	LED105/typ AP2P

Pokud se čtečka přiblíží k rozšiřující desce X-NUCLEO-NFC06A1/X-NUCLEO-NFC08A1, software přejde do režimu emulace karty a v závislosti na typu příkazu ent zapne NFC TYPE A a/nebo NFC TYPE FLED.
Ve výchozím nastavení X-NUCLEO-NFC06A1/X-NUCLEO-NFC08A1 nezapisuje žádná data do tag, ale tuto možnost může povolit pre-procesor definovaný v file demo.h.
Stejným postupem lze také povolit/zakázat emulaci karty a režim Poller.
Součástí balení je také rozhraní virtuálního komunikačního portu ST. Jakmile je deska zapnuta, je inicializována a označena jako virtuální COM port STLink.
Obrázek 4. Výčet virtuálních COM portů

Po kontrole čísla virtuálního COM portu otevřete terminál Windows (HyperTerminal nebo podobný) s konfigurací uvedenou níže (povolit možnost: Implicitní CR na LF, pokud je k dispozici).

Okno terminálu vrátí několik zpráv podobných těm, které jsou uvedeny níže, aby se potvrdilo úspěšné připojení.
Obrázek 6. Úspěšná inicializace rozšiřující desky X-NUCLEO-NFC06A1

Druhá sampAplikace je dostupná výběrem druhého cíle projektu s názvem „STM32L476RGNucleo_PollingTagDetectNdef“.Tato aplikace spravuje zprávy NDEF zapnuté tags.

• Po spuštění firmwaru se v protokolu konzoly zobrazí nabídka.
• Uživatelské tlačítko umožňuje procházet několika možnostmi, včetně čtení obsahu NDEF, zápisu textového záznamu,
• zápis URI záznamu a formátování tag pro obsah NDEF.
• Po výběru ukázky klepněte na a tag abyste viděli běžící demo.

Obrázek 7. Možnosti uživatelského tlačítka rozšiřující desky X-NUCLEO-NFC06A1

Průvodce nastavením systému

3.1 Popis hardwaru
3.1.1STM32 Nucleo
Vývojové desky STM32 Nucleo poskytují uživatelům cenově dostupný a flexibilní způsob testování řešení a vytváření prototypů s jakoukoli řadou mikrokontrolérů STM32. Podpora konektivity Arduino a morfo konektory ST usnadňují rozšíření funkčnosti otevřené vývojové platformy STM32 Nucleo o širokou škálu specializovaných rozšiřujících desek, ze kterých si můžete vybrat. Deska STM32 Nucleo nevyžaduje samostatné sondy, protože integruje debugger/programátor ST-LINK/V2-1. Deska STM32 Nucleo je dodávána s komplexní softwarovou knihovnou STM32 HAL spolu s různým baleným softwarem např.ampsoubory pro různá IDE (IAR EWARM, Keil MDK-ARM, STM32CubeIDE, mbed a GCC/ LLVM). Všichni uživatelé STM32 Nucleo mají bezplatný přístup k online zdrojům mbed (kompilátor, C/C++ SDK a vývojářská komunita) na www.mbed.org pro snadné vytváření kompletních aplikací.
Obrázek 8. Deska STM32 Nucleo

Rozšiřující deska X-NUCLEO-NFC06A1 X-NUCLEO-NFC06A1
Rozšiřující deska čtečky karet NFC je založena na zařízení ST25R3916. Rozšiřující deska je nakonfigurována pro podporu komunikace ISO14443A/B, ISO15693, FeliCa™ a AP2P. ST25R3916 spravuje kódování a dekódování snímků v režimu čtečky pro standardní aplikace, jako jsou NFC, proximity a blízké HF RFID standardy. Podporuje komunikační protokoly ISO/IEC 14443 typu A a B, ISO/IEC 15693 (pouze jedna subnosná) a ISO/IEC 18092 a také detekci, čtení a zápis NFC Forum Type 1, 2, 3, 4 a 5 tags. Palubní kapacitní snímač s nízkou spotřebou energie provádí probuzení s velmi nízkou spotřebou energie, aniž by zapínalo pole čtečky, a tradiční indukční buzení pro výběr ampměření šířky nebo fáze. Technologie automatického ladění antény (AAT) umožňuje provoz v blízkosti kovových částí a/nebo v měnících se prostředích.
Obrázek 9. Rozšiřující deska X-NUCLEO-NFC06A1

3.1.3X-NUCLEO-NFC08A1 rozšiřující deska
Rozšiřující deska čtečky karet X-NUCLEO-NFC08A1 NFC je založena na zařízení ST25R3916B. Rozšiřující deska je nakonfigurována pro podporu komunikace ISO14443A/B, ISO15693, FeliCa™ a AP2P. ST25R3916B spravuje kódování a dekódování snímků v režimu čtečky pro standardní aplikace, jako jsou NFC, proximity a blízké HF RFID standardy. Podporuje komunikační protokoly ISO/IEC 14443 typu A a B, ISO/IEC 15693 (pouze jedna subnosná) a ISO/IEC 18092 a také detekci, čtení a zápis fóra NFC typu 1, 2, 3, 4 a 5 tags. Palubní kapacitní snímač s nízkou spotřebou energie provádí probuzení s velmi nízkou spotřebou energie bez zapínání čtecího pole a tradiční indukční buzení pro výběr ampměření šířky nebo fáze. Technologie automatického ladění antény (AAT) umožňuje provoz v blízkosti kovových částí a/nebo v měnících se prostředích.
Obrázek 10. Rozšiřující deska X-NUCLEO-NFC08A1

3.2 Popis softwaru
Popis softwaru K nastavení vhodného vývojového prostředí pro tvorbu aplikací pro STM32 Nucleo vybavený rozšiřující deskou NFC jsou potřeba následující softwarové komponenty:

• X-CUBE-NFC6: rozšíření pro STM32Cube určené pro vývoj aplikací NFC. Firmware X-CUBENFC6 a související dokumentace je k dispozici na www.st.com.
• Vývojový nástrojový řetězec a kompilátor. Rozšiřující software STM32Cube podporuje tři následující prostředí:
  – IAR Embedded Workbench pro ARM ® (EWARM) toolchain + ST-LINK
  – Keil Microcontroller Development Kit (MDK-ARM) toolchain + ST-LINK
  – STM32CubeIDE + ST-LINK

3.3 Hardware snastavení
Jsou vyžadovány následující hardwarové komponenty:

• Jedna vývojová platforma STM32 Nucleo (doporučený objednací kód: NUCLEO-L476RG nebo NUCLEOL053R8)
• Jedna vysoce výkonná HF čtečka ST25R3916/ST25R3916B/přední IC rozšiřující deska NFC (objednací kód: X-NUCLEO-NFC06A1/X-NUCLEO-NFC08A1)
• Jeden USB kabel USB typu A až Mini-B pro připojení STM32 Nucleo k počítači

3.4 Nastavení softwaru
3.4.1 Vývojové nástrojové řetězce a kompilátory
Vyberte jedno z integrovaných vývojových prostředí (IDE) podporovaných rozšiřujícím softwarem STM32Cube a přečtěte si systémové požadavky a informace o nastavení poskytnuté poskytovatelem IDE.
3.5 Nastavení systému
Nastavení rozšiřující desky 3.5.1 STM32 Nucleo a X-NUCLEO-NFC06A1
Deska STM32 Nucleo integruje debugger/programátor ST-LINK/V2-1. USB ovladač ST-LINK/V2-1 si můžete stáhnout na STSW-LINK009. Rozšiřující deska X-NUCLEO-NFC06A1 se snadno připojuje k vývojové desce STM32 Nucleo pomocí rozšiřujícího konektoru Arduino™ UNO R3. Propojuje se s mikrokontrolérem STM32 na desce STM32 Nucleo prostřednictvím transportní vrstvy SPI. I²C komunikace je také možná, ale vyžaduje následující hardwarové úpravy:

• připájet propojky ST2 a ST4
• pájecí odpory R116 a R117
• odstraňte pájecí můstek SPI
• vložte pájecí můstek I²C Chcete-li aktivovat kompilaci ovladače I²C, musíte použít příznak kompilace předprocesoru RFAL_USE_I2C a v případě potřeby přejmenovat USE_HAL_SPI_REGISTER_CALLBACKS na USE_HAL_I2C_REGISTER_CALLBACKS.

Obrázek 11. Rozšiřující deska X-NUCLEO-NFC06A1 plus vývojová deska NUCLEO-L476RG

Nastavení rozšiřující desky 3.5.2STM32 Nucleo a X-NUCLEO-NFC08A1
Deska STM32 Nucleo integruje debugger/programátor ST-LINK/V2-1. USB ovladač ST-LINK/V2-1 si můžete stáhnout na STSW-LINK009. Rozšiřující deska X-NUCLEO-NFC08A1 se snadno připojuje k vývojové desce STM32 Nucleo pomocí rozšiřujícího konektoru Arduino™ UNO R3. Propojuje se s mikrokontrolérem STM32 na desce STM32 Nucleo prostřednictvím transportní vrstvy SPI. I²C komunikace je také možná.

Historie revizí

Tabulka 3. Historie revizí dokumentu

Datum	Verze	Změny
18. července 19	1	Počáteční vydání.
19. října 22	2	Aktualizovaný úvod, oddíl 2.1 Konecview, Sekce 2.2 Architektura, Sekce 2.3 Struktura složek, Sekce 2.5 Sampaplikace, Část 3.2 Popis softwaru, Část 3.3 Nastavení hardwaru a Část 3.5.1 Nastavení rozšiřující desky STM32 Nucleo a X-NUCLEO-NFC06A1. Byla přidána část 3.1.3 rozšiřující desky X-NUCLEO-NFC08A1 a část 3.5.2 nastavení rozšiřující desky STM32 Nucleo a-NUCLEO-NFC08A1.

DŮLEŽITÉ UPOZORNĚNÍ – ČTĚTE POZORNĚ

STMicroelectronics NV a její dceřiné společnosti (“ST”) si vyhrazují právo provádět změny, opravy, vylepšení, úpravy a vylepšení produktů ST a/nebo tohoto dokumentu kdykoli bez upozornění. Kupující by měli před zadáním objednávky získat nejnovější relevantní informace o produktech ST. Produkty ST jsou prodávány v souladu s prodejními podmínkami ST platnými v době potvrzení objednávky.
Kupující jsou výhradně odpovědní za výběr, výběr a použití produktů ST a ST nepřebírá žádnou odpovědnost za pomoc s aplikací nebo design produktů kupujících.
Společnost ST zde neuděluje žádnou výslovnou ani předpokládanou licenci k právu duševního vlastnictví. Další prodej produktů ST s ustanoveními odlišnými od informací uvedených v tomto dokumentu ruší jakoukoli záruku poskytnutou společností ST na takový produkt. ST a logo ST jsou ochranné známky společnosti ST.
Další informace o ochranných známkách ST viz www.st.com/trademarks. Všechny ostatní názvy produktů nebo služeb jsou majetkem jejich příslušných vlastníků. Informace v tomto dokumentu nahrazují a nahrazují informace dříve uvedené v předchozích verzích tohoto dokumentu.

© 2022 STMicroelectronics 
Všechna práva vyhrazena

Dokumenty / zdroje

ST UM2616 X-CUBE-NFC6 Vysoce výkonná HF čtečka [pdfUživatelská příručka UM2616 X-CUBE-NFC6 vysoce výkonná HF čtečka, UM2616, X-CUBE-NFC6 vysoce výkonná HF čtečka, X-CUBE-NFC6, vysoce výkonná HF čtečka, vysokofrekvenční čtečka, HF čtečka, vysoce výkonná čtečka, čtečka, NFC iniciátor IC Rozšíření softwaru pro STM32Cube

Reference

• Uživatelská příručka