Visoko zmogljiv HF čitalnik CUBE-NFC6
Uporabniški priročnik

UM2616 X-CUBE-NFC6 Visoko zmogljiv HF čitalnik

Začetek uporabe visokozmogljivega HF bralnika/NFC iniciatorja IC razširitve programske opreme za STM6Cube
Uvod
Razširitev programske opreme X-CUBE-NFC6 za STM32Cube zagotavlja popolno vmesno programsko opremo za STM32 za nadzor aplikacij z uporabo ST25R3916/ST25R3916B visokozmogljivega sprednjega IC NFC, ki podpira načine iniciatorja, cilja, bralnika in emulacije kartice NFC.
Razširitev je zgrajena na vrhu tehnologije programske opreme STM32Cube za lažjo prenosljivost med različnimi mikrokontrolerji STM32. Programska oprema je priložena sample izvedbe gonilnikov, ki se izvajajo na razširitveni plošči X-NUCLEO-NFC06A1/X-NUCLEO-NFC08A1, priključeni na vrh razvojne plošče NUCLEO-L053R8 ali NUCLEO-L476RG.
Sorodne povezave: Obiščite ekosistem STM32Cube web stran na www.st.com za dodatne informacije

Kratice in okrajšave

Tabela 1. Seznam akronimov

akronim	Opis
NFC	Komunikacija bližnjega polja
REALNO	RF abstraktna plast
P2P	Peer-to-peer
MCU	Mikrokrmilniška enota
BSP	Paket podpore plošče
HAL	Plast abstrakcije strojne opreme
LED	Svetleča dioda
SPI	Serijski periferni vmesnik
SMS	Standard programskega vmesnika mikrokrmilnika Arm Cortex

Razširitev programske opreme X-CUBE-NFC6 za STM32Cube
2.1 Konecview
Programski paket X-CUBE-NFC6 razširja funkcionalnost STM32Cube. Glavne značilnosti paketa so:

• Popolna vmesna programska oprema za izdelavo aplikacij z uporabo ST25R3916/ST25R3916B visokozmogljivega HF bralnika/NFC sprednjega IC.
• Sampaplikacijo za zaznavanje NFC tags različnih vrst in mobilnih telefonov, ki podpirajo P2P, način emulacije kartice in branje/pisanje.
• Sample aplikacija za branje in pisanje sporočil NDEF.
• Sample izvedbe, ki so na voljo za razširitveno ploščo X-NUCLEO-NFC06A1/X-NUCLEO-NFC08A1, priključeno na razvojno ploščo NUCLEO-L053R8 ali NUCLEO-L476RG.
• Enostavna prenosljivost v različne družine MCU, zahvaljujoč STM32Cube.
• Popolna abstrakcija RF/NFC (RFAL) za vse glavne tehnologije, vključno s popolnimi sloji ISO-DEP in NFCDEP.
• Brezplačni, uporabniku prijazni licenčni pogoji.

Ta programska oprema vsebuje visoko zmogljive gonilnike IC za bralnik HF/NFC za napravo ST25R3916/ST25R3916B, ki deluje na STM32. Zgrajen je na vrhu programske tehnologije STM32Cube za lažjo prenosljivost med različnimi mikrokontrolerji STM32. Ta paket vdelane programske opreme vključuje gonilnike komponentnih naprav, paket podpore za ploščo in podobnoampaplikacija, ki prikazuje uporabo razširitvene plošče X-NUCLEO-NFC06A1/X-NUCLEO-NFC08A1 s ploščami STM32 Nucleo.
A sampAplikacija konfigurira ST25R3916/ST25R3916B v anketni zanki za aktivno in pasivno zaznavanje naprav. Ko je pasiven tag ali je zaznana aktivna naprava, čitalno polje signalizira zaznano tehnologijo z vklopom ustrezne LED. ST25R3916/ST25R3916B je mogoče nastaviti tudi v induktivni način prebujanja s pritiskom na uporabniški gumb. Med to volilno zanko je sampAplikacija tudi nastavi ST25R3916/ST25R3916B v način emulacije kartice, da zazna prisotnost čitalnika. Predstavitev beleži vse dejavnosti z navideznimi vrati COM ST-LINK do gostitelja sistema.
Podprte tehnologije RFID v tej predstavitvi so:

• ISO14443A/NFCA
• ISO14443B/NFCB
• Felica/NFCF
• ISO15693/NFCV
• Aktivni P2P
• Emulacija kartice tipa A in F

2.2 Arhitektura
Ta popolnoma združljiva programska razširitev za STM32Cube vam omogoča razvoj aplikacij z uporabo ST25R3916/ST25R3916B visokozmogljivega HF bralnika/NFC iniciatorja IC. Temelji na sloju abstrakcije strojne opreme STM32CubeHAL za mikrokrmilnik STM32 in razširja STM32Cube s paketom za podporo plošče (BSP) za razširitveno ploščo X-NUCLEO-FC06A1/X-NUCLEO-NFC08A1. Aplikacijska programska oprema lahko dostopa in uporablja razširitveno ploščo X-NUCLEO-NFC06A1/X-NUCLEO-NFC08A1 prek naslednjih plasti:
STM32Cube HAL plast: plast gonilnika HAL zagotavlja preprost nabor generičnih API-jev z več primerki (vmesniki za programiranje aplikacij) za interakcijo z zgornjimi plastmi (aplikacija, knjižnice in skladi). Ti generični in razširitveni API-ji so neposredno zgrajeni na skupni arhitekturi in omogočajo prekrivnim slojem, kot je vmesna programska oprema, da izvajajo svoje funkcije, ne da bi bili odvisni od specifičnih informacij o strojni opremi mikrokrmilniške enote (MCU). Ta struktura izboljšuje ponovno uporabnost kode knjižnice in zagotavlja enostavno prenosljivost med drugimi napravami.

• Plast paketa za podporo plošče (BSP): zagotavlja podporo za zunanje naprave na plošči STM32 Nucleo (razen MCU). Ta nabor API-jev zagotavlja programski vmesnik za določene periferne naprave, specifične za ploščo, kot so LED, uporabniški gumb itd. Ta vmesnik vam tudi pomaga prepoznati specifično različico plošče.
• Vmesna programska plast abstrakcije NRF (RFAL): RFAL ponuja več funkcij za komunikacijo RF/NFC. Združuje različne RF IC-je (obstoječo družino izdelkov ST25R3911B in prihodnje naprave ST25R391x) pod skupnim in za uporabo preprostim vmesnikom.

Protokoli, ki jih ponuja RFAL, so:

• ISO-DEP (plast podatkovne povezave ISO14443-4, T=CL)
• NFC-DEP (protokol za izmenjavo podatkov ISO18092)
• NFC-A \ ISO14443A (T1T, T2T, T4TA)
• NFC-B \ ISO14443B (T4TB)
• NFC-F \ FeliCa (T3T)
• NFC-V \ ISO15693 (T5T)
• P2P \ ISO18092 (NFCIP1, pasivno-aktivni P2P)
• ST25TB (ISO14443-2 tip B z lastniškim protokolom) interno,

RFAL je razdeljen na tri podsloje:

• RF HL – RF višji sloj
• RF HAL- RF sloj abstrakcije strojne opreme
• RF AL – sloj RF abstrakcije

Slika 1. Blokovni diagram RFAL

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

Moduli v RF HAL so odvisni od čipov, implementirajo gonilnik RF IC, konfiguracijske tabele in posebna navodila za HW za izvajanje fizičnih funkcij RF. Vmesnik za klicatelja je skupna RF glava file ki zagotavlja enak vmesnik za zgornje plasti (za vse čipe). RFAL je mogoče razdeliti na dve nadaljnji podplasti:

• Tehnologije: tehnološki moduli, ki implementirajo vse specifike, okvirjanje, čase itd
•  Protokoli: implementacija protokola, vključno z vsemi okvirji, časi, obravnavanjem napak itd.

Poleg tega aplikacijska plast uporablja funkcije RFAL, kot so NFC Forum Activities (NFCC), EMVCo, DISCO/NUCLEO demo itd. Modul RFAL NFC zagotavlja vmesnik za izvajanje običajnih dejavnosti kot naprave za anketiranje/poslušalnik. Dostop do najnižjih funkcij IC omogoča RF modul. Klicatelj lahko neposredno uporabi katero koli RF tehnologijo ali sloj protokola, ne da bi potreboval kakršne koli posebne podatke o konfiguraciji strojne opreme.
Slika 2. Arhitektura programske opreme X-CUBE-NFC6

2.3 Struktura mape

V programski paket so vključene naslednje mape:

• Dokumentacija: ta mapa vsebuje preveden HTML file ustvarjen iz izvorne kode, ki podrobno opisuje komponente programske opreme in API-je.
• Gonilniki: ta mapa vsebuje gonilnike HAL, gonilnike, specifične za ploščo, za vsako podprto ploščo ali strojno platformo, vključno z vgrajenimi komponentami, in plast abstrakcije strojne opreme CMSIS, neodvisno od prodajalca, za serijo procesorjev Cortex-M.
• Vmesna programska oprema: ta mapa vsebuje RFAL (plast RF abstrakcije). RFAL ponuja več funkcij, potrebnih za izvajanje komunikacije RF/NFC. RFAL združuje različne RF IC-je (ST25R3911/ST25R3916/ST25R3916B in prihodnje naprave ST25R391x) pod skupnim in za uporabo preprostim vmesnikom.
• Projekti: ta mapa vsebuje dva sample aplikacija examples:
  – Tag Emulacija Detect-Card
  – Branje in pisanje sporočil NDEF

Na voljo so za platformo NUCLEO-L476RG ali NUCLEO-L053R8 za tri razvojna okolja (IAR Embedded Workbench for ARM, Keil Microcontroller Development Kit (MDK-ARM) in STM32CubeIDE.
2.4 API-ji
Podrobne tehnične informacije o API-jih, ki so na voljo uporabniku, lahko najdete v sestavljenem CHM file ki se nahaja v mapi »RFAL« programskega paketa, kjer so v celoti opisane vse funkcije in parametri. Podrobne tehnične informacije o API-jih NDEF so na voljo v .chm file shranjen v mapi “doc”.
2.5 Sample aplikacija
A sampAplikacija z uporabo razširitvene plošče X-NUCLEO-NFC06A1/X-NUCLEO-NFC08A1 z razvojno ploščo NUCLEOL476RG ali NUCLEO-L053R8 je na voljo v imeniku »Projekti«. Projekti, pripravljeni za izdelavo, so na voljo za več IDE. V tej aplikaciji NFC tags različne vrste mobilnih telefonov, ki podpirajo P2P, zazna ST25R3916/ST25R3916B visokozmogljiv HF čitalnik/NFC front-end IC (za dodatne podrobnosti glejte dokumentacijo CHM file ustvarjen iz izvorne kode). Po inicializaciji sistema in konfiguraciji ure LED101, LED102, LED103, LED104, LED105 in LED106 3-krat utripnejo. Nato zasveti LED106, kar pomeni, da je polje čitalnika aktivirano. Ko a tag je zaznan v bližini, se vklopi LED, kot je navedeno spodaj.
Tabela 2. LED sveti tag odkrivanje

NFC tag vrsta	LED sveti tag odkrivanje
NFC VRSTA F	LED101/Tip F
NFC TIP B	LED102/Tip B
NFC TIP A	LED103/Tip A
NFC VRSTA V	LED104/Tip V
NFC VRSTA AP2P	LED105/Tip AP2P

Če se čitalnik približa razširitveni plošči X-NUCLEO-NFC06A1/X-NUCLEO-NFC08A1, programska oprema preide v način emulacije kartice in glede na vrsto ukaza vklopi NFC TYPE A in/ali NFC TYPE FLED.
X-NUCLEO-NFC06A1/X-NUCLEO-NFC08A1 privzeto ne zapisuje nobenih podatkov v tag, vendar lahko to možnost omogoči predprocesor, definiran v file demo.h.
Z enakim postopkom lahko omogočite/onemogočite tudi emulacijo kartice in način anketiranja.
V paket je vključen tudi vmesnik ST virtual Communication Port. Ko je plošča vklopljena, se inicializira in oštevilči kot navidezna vrata COM STLink.
Slika 4. Oštevilčenje navideznih vrat COM

Ko preverite številko virtualnih vrat COM, odprite terminal Windows (HyperTerminal ali podoben) s konfiguracijo, prikazano spodaj (omogočite možnost: Implicitni CR na LF, če je na voljo).

Okno terminala vrne več sporočil, podobnih tistim, prikazanim spodaj, za potrditev uspešne povezave.
Slika 6. Uspešna inicializacija razširitvene plošče X-NUCLEO-NFC06A1

Drugi sampje na voljo z izbiro drugega cilja projekta, imenovanega »STM32L476RGNucleo_PollingTagDetectNdef”. Ta aplikacija upravlja sporočila NDEF na tags.

• Ko se vdelana programska oprema zažene, se v dnevniku konzole prikaže meni.
• Uporabniški gumb omogoča kroženje med več možnostmi, vključno z branjem vsebine NDEF, pisanjem besedilnega zapisa,
• pisanje zapisa URI in oblikovanje tag za vsebino NDEF.
• Ko izberete demo, tapnite a tag da vidite, kako teče predstavitev.

Slika 7. Možnosti uporabniških gumbov razširitvene plošče X-NUCLEO-NFC06A1

Vodnik za nastavitev sistema

3.1 Opis strojne opreme
3.1.1STM32 Nukleo
Razvojne plošče STM32 Nucleo uporabnikom zagotavljajo cenovno ugoden in prilagodljiv način testiranja rešitev in izdelave prototipov s katero koli linijo mikrokontrolerjev STM32. Podpora za povezljivost Arduino in konektorji ST morpho olajšajo razširitev funkcionalnosti odprte razvojne platforme STM32 Nucleo s široko paleto specializiranih razširitvenih plošč, med katerimi lahko izbirate. Plošča STM32 Nucleo ne potrebuje ločenih sond, saj vključuje razhroščevalnik/programator ST-LINK/V2-1. Plošča STM32 Nucleo ima obsežno programsko knjižnico HAL STM32 skupaj z različno pakirano programsko opremo, npr.ampdatoteke za različne IDE (IAR EWARM, Keil MDK-ARM, STM32CubeIDE, mbed in GCC/LLVM). Vsi uporabniki STM32 Nucleo imajo brezplačen dostop do spletnih virov mbed (prevajalnik, C/C++ SDK in skupnost razvijalcev) na www.mbed.org za enostavno izdelavo popolnih aplikacij.
Slika 8. Plošča STM32 Nucleo

X-NUCLEO-NFC06A1 razširitvena plošča X-NUCLEO-NFC06A1
Razširitvena plošča bralnika kartic NFC temelji na napravi ST25R3916. Razširitvena plošča je konfigurirana za podporo komunikaciji ISO14443A/B, ISO15693, FeliCa™ in AP2P. ST25R3916 upravlja kodiranje okvirja in dekodiranje v načinu bralnika za standardne aplikacije, kot so standardi NFC, bližine in bližine HF RFID. Podpira komunikacijske protokole ISO/IEC 14443 tipa A in B, ISO/IEC 15693 (samo en nosilec) in ISO/IEC 18092 ter zaznavanje, branje in pisanje NFC foruma tipa 1, 2, 3, 4 in 5. tags. Vgrajeni kapacitivni senzor z nizko porabo energije izvede prebujanje z izjemno nizko porabo brez vklopa čitalnega polja in tradicionalnega induktivnega prebujanja za izbiro ampmerjenje litude ali faze. Tehnologija samodejne nastavitve antene (AAT) omogoča delovanje v bližini kovinskih delov in/ali v spremenljivem okolju.
Slika 9. Razširitvena plošča X-NUCLEO-NFC06A1

3.1.3X-NUCLEO-NFC08A1 razširitvena plošča
Razširitvena plošča bralnika kartic X-NUCLEO-NFC08A1 NFC temelji na napravi ST25R3916B. Razširitvena plošča je konfigurirana za podporo komunikaciji ISO14443A/B, ISO15693, FeliCa™ in AP2P. ST25R3916B upravlja kodiranje okvirja in dekodiranje v načinu bralnika za standardne aplikacije, kot so standardi NFC, bližine in bližine HF RFID. Podpira komunikacijske protokole ISO/IEC 14443 tipa A in B, ISO/IEC 15693 (samo en nosilec) in ISO/IEC 18092 ter zaznavanje, branje in pisanje foruma NFC tipa 1, 2, 3, 4 in 5. tags. Vgrajeni kapacitivni senzor z nizko porabo energije izvede prebujanje z izjemno nizko porabo brez vklopa čitalnega polja in izbire tradicionalnega induktivnega prebujanja ampmerjenje litude ali faze. Tehnologija samodejne nastavitve antene (AAT) omogoča delovanje v bližini kovinskih delov in/ali v spremenljivem okolju.
Slika 10. Razširitvena plošča X-NUCLEO-NFC08A1

3.2 Opis programske opreme
Opis programske opreme Naslednje komponente programske opreme so potrebne za nastavitev ustreznega razvojnega okolja za ustvarjanje aplikacij za STM32 Nucleo, opremljeno z razširitveno ploščo NFC:

• X-CUBE-NFC6: razširitev za STM32Cube, namenjena razvoju NFC aplikacij. Vdelana programska oprema X-CUBENFC6 in povezana dokumentacija sta na voljo na www.st.com.
• Razvojna veriga orodij in prevajalnik. Razširitvena programska oprema STM32Cube podpira naslednja tri okolja:
  – IAR Embedded Workbench for ARM ® (EWARM) toolchain + ST-LINK
  – Keil Microcontroller Development Kit (MDK-ARM) toolchain + ST-LINK
  – STM32CubeIDE + ST-LINK

3.3 Strojna oprema setup
Potrebne so naslednje komponente strojne opreme:

• Ena razvojna platforma STM32 Nucleo (predlagana koda naročila: NUCLEO-L476RG ali NUCLEOL053R8)
• Ena ST25R3916/ST25R3916B visokozmogljiv HF čitalnik/NFC sprednja razširitvena plošča IC (koda naročila: X-NUCLEO-NFC06A1/X-NUCLEO-NFC08A1)
• En kabel USB vrste A do Mini-B USB za povezavo STM32 Nucleo z osebnim računalnikom

3.4 Nastavitev programske opreme
3.4.1 Razvojne verige orodij in prevajalniki
Izberite eno od integriranih razvojnih okolij (IDE), ki jih podpira razširitvena programska oprema STM32Cube, in preberite sistemske zahteve in informacije o namestitvi, ki jih je zagotovil ponudnik IDE.
3.5 Nastavitev sistema
3.5.1 Nastavitev razširitvene plošče STM32 Nucleo in X-NUCLEO-NFC06A1
Plošča STM32 Nucleo vključuje razhroščevalnik/programator ST-LINK/V2-1. Gonilnik ST-LINK/V2-1 USB lahko prenesete na STSW-LINK009. Razširitveno ploščo X-NUCLEO-NFC06A1 je enostavno priključiti na razvojno ploščo STM32 Nucleo prek razširitvenega priključka Arduino™ UNO R3. Povezuje se z mikrokrmilnikom STM32 na plošči STM32 Nucleo prek transportne plasti SPI. Možna je tudi komunikacija I²C, vendar zahteva naslednje spremembe strojne opreme:

• spajkajte mostičke ST2 in ST4
• spajkajte vlečne upore R116 in R117
• odstranite spajkalni most SPI
• postavite spajkalni most I²C Uporabiti morate zastavico kompilacije predprocesorja RFAL_USE_I2C in po potrebi preimenovati USE_HAL_SPI_REGISTER_CALLBACKS v USE_HAL_I2C_REGISTER_CALLBACKS, da aktivirate kompilacijo gonilnika I²C.

Slika 11. Razširitvena plošča X-NUCLEO-NFC06A1 in razvojna plošča NUCLEO-L476RG

3.5.2STM32 Nastavitev razširitvene plošče Nucleo in X-NUCLEO-NFC08A1
Plošča STM32 Nucleo vključuje razhroščevalnik/programator ST-LINK/V2-1. Gonilnik ST-LINK/V2-1 USB lahko prenesete na STSW-LINK009. Razširitveno ploščo X-NUCLEO-NFC08A1 je enostavno priključiti na razvojno ploščo STM32 Nucleo prek razširitvenega priključka Arduino™ UNO R3. Povezuje se z mikrokrmilnikom STM32 na plošči STM32 Nucleo prek transportne plasti SPI. Možna je tudi I²C komunikacija.

Zgodovina revizij

Tabela 3. Zgodovina revizij dokumenta

Datum	Različica	Spremembe
18. julij 19	1	Začetna izdaja.
19. oktober 22	2	Posodobljen uvod, Razdelek 2.1 Konecview, Razdelek 2.2 Arhitektura, Razdelek 2.3 Struktura mape, Razdelek 2.5 Sample aplikacije, razdelek 3.2 Opis programske opreme, razdelek 3.3 Nastavitev strojne opreme in razdelek 3.5.1 Nastavitev razširitvene plošče STM32 Nucleo in X-NUCLEO-NFC06A1. Dodan razdelek 3.1.3 X-NUCLEO-NFC08A1 razširitvena plošča in razdelek 3.5.2 STM32 Nucleo in nastavitev razširitvene plošče-NUCLEO-NFC08A1.

POMEMBNO OBVESTILO – POZORNO PREBERITE

STMicroelectronics NV in njegove hčerinske družbe (»ST«) si pridržujejo pravico do sprememb, popravkov, izboljšav, modifikacij in izboljšav izdelkov ST in/ali tega dokumenta kadar koli brez predhodnega obvestila. Kupci morajo pred oddajo naročil pridobiti najnovejše ustrezne informacije o izdelkih ST. Izdelki ST se prodajajo v skladu s prodajnimi pogoji ST, ki veljajo v času potrditve naročila.
Kupci so izključno odgovorni za izbiro, izbiro in uporabo izdelkov ST in ST ne prevzema nobene odgovornosti za pomoč pri uporabi ali oblikovanje izdelkov kupcev.
ST v tem dokumentu ne podeljuje nobene licence, izrecne ali implicitne, za katero koli pravico do intelektualne lastnine. Nadaljnja prodaja izdelkov ST z določbami, ki se razlikujejo od informacij, navedenih v tem dokumentu, razveljavi vsako garancijo, ki jo ST podeli za tak izdelek. ST in logotip ST sta blagovni znamki ST.
Za dodatne informacije o blagovnih znamkah ST glejte www.st.com/trademarks. Vsa druga imena izdelkov ali storitev so last njihovih lastnikov. Informacije v tem dokumentu nadomeščajo in nadomeščajo informacije, ki so bile prej navedene v kateri koli prejšnji različici tega dokumenta.

© 2022 STMicroelectronics 
Vse pravice pridržane

Dokumenti / Viri

ST UM2616 X-CUBE-NFC6 Visoko zmogljiv HF čitalec [pdfUporabniški priročnik UM2616 X-CUBE-NFC6 visoko zmogljiv HF čitalnik, UM2616, X-CUBE-NFC6 visoko zmogljiv HF čitalnik, X-CUBE-NFC6, visoko zmogljiv HF čitalnik, visoko HF čitalnik, HF čitalnik, visoko zmogljiv čitalnik, čitalnik, NFC Initiator IC Razširitev programske opreme za STM32Cube

Reference

• Uporabniški priročnik