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零接触趋势带动智能商机 ST NFC/RFID刺激物联网多元应用

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泰硕电子经理李大永首先该公司利用ST开发版所设计的解决方案。泰硕电子
泰硕电子经理李大永首先该公司利用ST开发版所设计的解决方案。泰硕电子

Covid-19疫情来袭,降低病毒传输成为各国政府的首要之务,在此态势下,无须接线就可传输信号与能源的NFC/RFID,其应用快速增,ST(意法半导体)所举办的IoT在线研讨会「善用ST NFC/RFID,智能商机 一触即发」,由ST NFC/RFID策略行销经理黄镫谊、专案经理李庆嘉、泰硕电子经理李大勇与文烨科技产品行销经理谢金村,联手解析如何透过NFC/RFID技术优势与ST的协助,打造智能化设备。

ST完整产品布局  NFC/RFID应用既广且深

ST NFC/RFID策略行销经理黄镫谊。意法半导体

ST NFC/RFID策略行销经理黄镫谊。意法半导体

黄镫谊在「如何实现安全、方便、低成本的智能产品」演讲中指出,现在的物件可分为手机、家电等有电设备与球鞋、衣物、家具之类的无电产品两类,无论是哪一类物件,都可透过NFC/RFID使之具备智能化功能,近年来落地速度加快的AIoT,则让此趋势进一步增温。

仔细观察AIoT架构,可归纳出使用者对智能化物件已产生网安、低功耗、低成本语意用性等四大需求,而NFC/RFID是这四大问题的最大解答。黄镫谊以电子设备的管理为例,过去,电子设备只要出现无法维修的故障状态就只能丢弃,使用者无法了解故障原因何在,NFC/RFID则可透过无线连结方式,将设备中的存储器数据取出,协助使用者了解故障原因。而除了信号传输之外,NFC/RFID也是唯一能传输能量的通讯标准,因此其应用范围远较其他通讯技术更为宽广。

NFC/RFID可分为低频(LF)、高频(HF)与超高频(UHF),LF频段主要作为动物芯片,HF大多用於工业、医疗的物件管理与资产追踪,UHF的长距离传输特色,则适用於交通、物流等领域,为了让市场供需双方有明确的产品设计与应用规范,国际标准组织制定出传输距离不一的ISO 14443与ISO 15693两种标准,另外由NFC Forum制定并维护的NDEF规范,则定义了NFC的数据交换格式,在此标准格式下,NFC/RFID的使用得以更智能、便利。

ST在NFC/RFID的布局非常完整,其Tag产品的销售量已连续六年拿下全球第一,足可见其品质。黄镫谊指出,就架构面来看,NFC/RFID可分为电子标签(Tag)、动态电子标签(Dynamic Tag)与Reader(Reader),ST在这方面都有对应产品。

在Tag方面,ST的产品线可以ISO 14443、ISO 15693两大标准区分,前者包含了ST25TB与高低两种密度的ST25TA,後者也有高低两种密度的ST25TV与ST25TV Energy Harvesting。ST的Tag产品涵盖范围相当广,存储器容量从512 bit到64k bit,可承受的操作温度则为-40℃∼85℃,为了满足不同的设计需求,ST提供了封装与裸晶两种产品模式。

对於ST的Tag产品,黄镫谊特别介绍了ST25TV512C/02KC两款产品。相较於过去的电子标签, ST25TV512C/02KC增加了篡改检测功能,开发者可以透过增强型NDEF通讯的高灵活特色,不须开发APP,快速开发出对验证资产完整性有高度要求的验证系统。

另外ST25TV512C/02KC也有先进保护功能,例如攻击失败次数限制,计数器的64位元加密口令可有效地确保数据安全;TruST25数码签章功能则能验证芯片真伪;不可追踪和终止模式可确实保障保护使用者隐私。

Dynamic Tag部分,ST在ISO 14443提供了M24SR,ISO 15693则有M24LR、ST25DVI2C、ST25DV-PWM等产品,这些产品的规格多元,并有多种封装模式,客户可视本身需求选择合适产品。

在众多Dynamic Tag产品中,黄镫谊特别介绍了ST25DVI2C与ST25DV-PWM。ST25DVI2C为ISO15693和NFC Type V,有256 Byte的缓冲区作为快速数据传输,工作温度宽达-40至+125°C,低功耗的I2C, 让此款产品拥有超长运作时间。次外,也强化I2C各种特性,包括改善写入时间、位址配置、接取优先设定等功能。应用方面,此产品可与NFC手机 / HF阅读器快速交换数据,简便升级MCU韧体、透过开箱即用的编程进行参数设置与更新。

ST25DV-PWM也是ISO15693与NFC Type V,其适用於LED驱动、马达控制、供电设备等各种工业场域。此款产品为2k-bit存储器,供电范围为1.8V∼5.5V,同时提供多种资产和数据保护功能,包括用於身份验证的TruST25™数码签章机制,独立的32/64位元口令保护区可防止非法接取标签内的EEPROM。ST25DV-PWM的主要优势是2合1芯片,透过NFC连结PWM的特色,可大幅优化低端照明解决方案的成本,不须透过MCU驱动系统的设计,则可降低BOM成本。

在Reader部分,ST旗下拥有不同瓦数、传输距离的产品,可满足多种不同场域需求,黄镫谊则介绍了其中三款产品。首先是高性能NFC通用设备与EMVCo Reader ST25R3916。

此款产品为NFC Forum通用型设备,在5V时,其输出功率为1.6W、峰值电流为2.5W,通过国际金融智能支付标准EMVC0 3.0认证,无需外接功率放大器,可自动调变天线,特殊的电容唤醒设计,让此芯片的运行和待机模式保持低功耗,是电子支付的最佳选择,同也适用於设备接取、游戏与物联网配对。

ST25R3918为多用途NFC读写器,是Reader加上Tag的最佳组合,主要应用於设备接取、游戏与消费性产品。ST25R3918支持NFC-A和NFC-F卡模拟模式,可用作高数据速率的NFC-A/B读写器和数据速率高达53 kbps的NFC-V读写器,卡片模拟模式支持手机上的最新功能。终端客户可透过手机与搭载此芯片的设备轻松互动,简单碰触即可启动手机App,还能支持装置设定和方便的NDEF数据传输。

ST25R3920是专为智能车钥打造的Reader。透过ST25R3920打造的电子车钥,可让驾驶以智能手机解除/启动车锁,除此之外还可延伸出更多加值功能,像是开锁权限的分享,就可应用於於汽车共享商业模式中。

此外这款产品也符合车联网联盟(CCC)数码钥匙标准2.0版,当手机电量过低,正常功能无法使用时,车主仍可使用手机上开锁功能。整体而言,ST的ST25R Reader可应用於电子支付、车用装置接取、建筑与家庭设备控制、各类设备ID识别认证等领域,设备与系统供应商可借此协助使用者打造快速、方便、低成本的智能化机制。

ST全面技术支持 大幅缩短产品开发时程

除了Tag、Dynamic Tag与Reader等产品外,ST也提供技术支持,并透过不同类型的开发版协助工程师缩短产品设计时程。ST专案经理李庆嘉表示,ST25拥有丰富的产品生态系,除了Tag与Reader外,还有各种软硬件、工具与文件,协助工程师快速完成产品开发。

ST25产业生态链中的硬件包括STM32Nucleo、Discovery Kit、示范板、BOM表与Gerber档;软件部分则有STM32Cub、Mobile Apps、PC Software Tool;工具方面有天线设计与匹配工具;文件部分包括Data Sheet、Application note等。相关数据都可在ST的网站上找到,另外为了方便下载各种程序,他也建议工程师注册ST官网帐号。

李庆嘉紧接着介绍ST25的各种开发板,其中ISO 14443A的ST25TA具有小体积特色,天线线圈为12 turn,直径仅18mm,其Tag bag有多种尺寸,可符合不同空间需求的产品。ST25TV为UDFPN5封装,天线尺寸为9turn 48x39mm,此产品有闭回路设计,如果Tamper pin被拉断,设备内部即可得知此产品已被拆封。ST25DV-PWM的开发板为Discovery kit,天线尺寸为49x26mm 8turns,此款开发板的特色是有两排LED,可接取2组通道借此监控PWM的信号。

另外ST25DV-I2C、M24SR、M24LR、ST25R3911B等不同NFC/RFID产品,ST也都提供了对应的单板、STM32Nucleo与Discovery Kit,再加上STM32Cube、天线设计工具与QUCS模拟平台等各种软硬件技术支持,工程师的开发工作效率得以进一步优化。

善用ST产品优势  打造最佳化智能产品

除了ST两位专业经理人讲解外,这次在线研讨会也邀请了泰硕电子与文晔科技,分别就ST25R与STM32两项产品提供精采的分享。泰硕电子经理李大永首先该公司利用ST开发版所设计的解决方案,包括将手机数据传输到电脑上,并让手机屏幕同步显示在电能屏幕上,使用者可从电脑操作手机的各种作业与数据交换。

另外业者也可善用NDEF格式,让NFC/RFID的应用更多元。泰硕电子在现场以电子名片档案的作业做示范,使用者只需把有Tag的U盘置於Reader上方,U盘内的电子名片档案就会自动传输到电脑上,使用者可透过电脑进行各种档案处理,U盘也可与智能手机连结,将电子名片档案传送到手机内。

文晔科技产品行销经理谢金村则介绍了ST旗下的MCU–STM32产品线、STM32Cube生态系与多种最新技术规格。目前STM32依功能可分为无线、超低功耗、主流、高效能等四类产品,再加上MPU,成为市场最完整的微控制器与微处理器产品组合,为了确保客户端的投资,这些产品都有至少10年的长供期保证。

除了MCU与MPU外,ST也有STM32 MCU专属的开发工具软件–STM32Cube,STM32Cube的软件工具从配置、开发、编程到最後的监控测试等环节一应具全,再结合ST的开发板与其他硬件工具,工程师可借此降低产品开发难度。

在超低功耗,谢金村指出穿戴式装置、个人医疗设备、家庭自动化和工业传感器等智能应用对功耗效能比的要求越来越高,STM32U5的超低功耗则可满足此需求。此产品整合了高效能ARM Cortex-M33内核与ST的创新节能技术与芯片IP模块,可在降低功耗的同时提升处理效能。另外STM32U5在安全防护与数据储存方面,也有独特设计,相当适合物联网的智能物件。

无线通讯已成为现在各类电子设备的必要功能,对此谢金村介绍了ST的STM32WB系列。此款MCU为STM32L4 ARM Cortex-M4 MCU与Cortex-M0+双核心,达到节能降耗且可同时执行无线协议和实时任务等两大目标,是线上传感器、可穿戴跟踪器、大楼自动化控制器、电脑周边设备、无人机和其他物联网设备的理想选择。

近年来物联网成为全球各类型产业的焦点,ST针对物联网通讯机制所锁设计的STM32WL系列,则可让使用者打造兼具高效节能及可靠性的物联网装置。此产品是业界是第一款将LoRa收发器整合在矽芯片上的无线MCU,可满足工业和消费性物联网市场中各种低功率广域网络(LPWAN)无线应用的需求。

谢金村进一步表示,文晔科技善用STM32强大的无线功能,打造出IEEE 802.11b/g/n无线通讯模块,其传输速率高达 65Mbit/s;另外文晔科技也利用ST的麦克风芯片与STM32F4系列,结合Audio DAC设计出语音识别模块,这些产品都可协助设备与系统业者建构多样化智能物件,掌握日益庞大的物联网市场商机。