CN115860022B

CN115860022B - 一种降低nfc读写芯片待机功耗的方法及系统

Info

Publication number: CN115860022B
Application number: CN202310161518.2A
Authority: CN
Inventors: 马哲; 周建锁
Original assignee: Beijing Anchao Microelectronics Co ltd
Current assignee: Beijing Anchao Microelectronics Co ltd
Priority date: 2023-02-24
Filing date: 2023-02-24
Publication date: 2023-05-16
Anticipated expiration: 2043-02-24
Also published as: CN115860022A

Abstract

本发明公开了一种降低NFC读写芯片待机功耗的方法及系统，包括：在卡片远离天线匹配电路场强范围情况下得到卡片检测判断逻辑的参考数据确定为比较基准数据，通过NFC读写芯片中RX端口的信号峰值判断天线匹配电路的起振时间、稳定时间及振荡衰减时间参数，将起振时间、稳定时间及振荡衰减时间相加后的结果与比较基准数据进行对比，判断是否有卡片进场。本发明提出了一种降低卡片进场检测功耗的方法及系统，有效降低了NFC读写芯片的待机功耗，可延长电池应用场景下NFC终端设备的待机时间。

Description

一种降低NFC读写芯片待机功耗的方法及系统

技术领域

本发明涉及近场通信技术领域，更具体的，涉及一种降低NFC读写芯片待机功耗的方法及系统。

背景技术

具备NFC读写功能的终端设备已经被广泛应用，其中的终端设备中大多数属于手持设备，对于应用于手持设备终端的任何芯片模块，其功耗参数都是一个至关重要的约束指标，越低的功耗将为手持设备带来更长的待机和工作时间。NFC设备中用到的NFC读写芯片，一个必不可少的功能电路是卡片进场检测。

对于NFC芯片中其必须支持的读卡器模式，需要具备卡片检测功能。通常的NFC芯片对于卡片检测的方法是通过NFC芯片发射载波后，一种方法是发送寻卡指令、判断是否有卡片返回响应，如果有响应，则表明卡片存在；另一种方法是通过NFC芯片发射载波后，检测RX（接收）端口的信号，通常是对RX端口的信号幅度和相位进行检测，将检测值与预先存储的基准参数进行比较，如果超出基准范围，则说明有卡片进场。但是以上两种方式，都需要在TX（发射）开场稳定后进行检测、判断，需要较长时间才能完成检测，导致NFC芯片的待机功耗较大。NFC读写芯片在待机状态下的功耗主要包括基本电路模块的运行功耗和卡片进场检测的功耗，其中卡片进场检测功耗占据了待机功耗的较大比例，为了降低NFC芯片的待机功耗，需要对NFC芯片待机状态下的功耗进行设计和控制。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种降低NFC读写芯片待机功耗的方法及系统。

本发明第一方面提供了一种降低NFC读写芯片待机功耗的方法，包括：

步骤1：将卡片远离天线匹配电路场强范围；

步骤2：启动晶体、时钟电路，产生NFC读写芯片工作所需时钟信号；

步骤3：待时钟信号稳定后，启动发射电路，向片外天线匹配电路发射13.56MHz载波；

步骤4：在启动发射电路的同时，启动峰值检测、并检测RX端口的信号峰值，所述峰值检测输出信号发送给卡片检测判断逻辑模块；

步骤5：卡片检测判断逻辑对来自于峰值检测的信号进行判断，得到RX端口信号起振时间和稳定时间；

步骤6：卡片检测判断逻辑判断RX端口信号幅度稳定后，向发射电路发出关闭信号，TX停止向天线匹配电路发射13.56MHz载波，同时卡片检测判断逻辑监测来自于峰值检测的信号，得到RX端口信号的振荡衰减时间；

步骤7：将所述起振时间、稳定时间以及振荡衰减时间相加后的结果存储到基准数据内，作为后续卡片检测判断逻辑的比较基准数据；

步骤8：当NFC读写芯片进行卡片检测时，执行步骤2-6，卡片检测判断逻辑对所述步骤5、所述步骤6得到的起振时间、稳定时间、振荡衰减时间相加后的结果与基准数据中的比较基准数据进行对比，判断有无卡片进场。

本方案中，通过检测起振时间、稳定时间、振荡衰减时间其中一个参数或者任意两个及两个以上参数进行检测判断，用于判断是否有卡片进场。

本方案中，判断有无卡片进场，还包括：通过对TX 发射电源的电流、TX端口的发射电流、TX端口的发射电压、NFC读写芯片的电流进行检测，得到起振时间、稳定时间、振荡衰减时间参数，用于判断是否有卡片进场。

本方案中，在起振时间、稳定时间、振荡衰减时间的三个时间阶段内或者任意两个时间阶段的组合，对RX端口信号进行检测，用于判断是否有卡片进场。

本方案中，所述时间阶段内，不限于对RX端口信号进行检测判断，还包括对TX端口的电压、电流，NFC读写芯片发射电源的电流、电压检测判断、以及NFC读写芯片的电流检测判断，用于判断是否有卡片进场。

本方案中，基准数据模块所存储的数据，作为卡片检测判断逻辑的参考数据，其原始数据在卡片远离天线匹配电路场强范围情况下获取；

所述基准数据模块存储的参数能够是起振时间、稳定时间、振荡衰减时间的任意两个之和或者起振时间、振荡衰减时间的两者之一，在卡片检测阶段，用相应的时间参数与基准数据模块存储的数据进行比较。

本方案中，判断有无卡片进场，具体为：

若检测得到的起振时间、稳定时间、振荡衰减时间相加后的结果等于基准数据模块存储的比较基准数据，则表明没有卡片进场、输出无卡片进场标志；

若检测得到的起振时间、稳定时间、振荡衰减时间相加后的结果不等于基准数据模块存储的比较基准数据，则输出有卡片进场标志信号。

本发明第二方面提供了一种降低NFC读写芯片待机功耗的系统，包括以下模块：晶体、时钟电路、发射电路、卡片检测判断逻辑模块、峰值检测模块、天线匹配电路、卡片、基准数据模块、NFC读写器芯片；

其中所述晶体、时钟电路用于产生NFC芯片工作所需时钟信号；

所述发射电路通过TX端口向天线匹配电路发射13.56MHz载波信号；

所述峰值检测模块检测RX端口的信号峰值，用于判断天线匹配电路振荡过程；

所述卡片检测判断逻辑模块根据峰值检测模块的输出信号，判断天线匹配电路的起振时间、稳定时间，并且控制发射电路关闭，以及根据峰值检测输出信号得到振荡衰减时间参数；

所述天线匹配电路实现与卡片空中接口的能量、信号传递；

所述卡片为非接触卡片，与NFC读写芯片进行信号交互；

所述基准数据模块为起振时间、稳定时间、振荡衰减时间的基准参数的存储模块，提供卡片检测判断逻辑模块中每次检测得到的参数的比较基准数据。

本发明解决了相关技术问题，具备以下技术效果：

本发明提出了一种降低卡片进场检测功耗的方法及系统，通过在较短的检测时间内完成卡片检测功能，实现降低NFC芯片待机功耗的目的，同时，本发明中的方法有效降低了NFC读写芯片的待机功耗，可延长电池应用场景下NFC终端设备的待机时间。

附图说明

图1示出了本发明一种降低NFC读写芯片待机功耗的方法的流程图；

图2示出了本发明一种降低NFC读写芯片待机功耗的方法中检测时间参数的时序示意图；

图3示出了本发明一种降低NFC读写芯片待机功耗的系统的架构示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

图1示出了本发明一种降低NFC读写芯片待机功耗的方法的流程图。

如图1所示，本发明第一方面提供了一种降低NFC读写芯片待机功耗的方法，包括：

步骤1：将卡片远离天线匹配电路场强范围；

图2示出了本发明一种降低NFC读写芯片待机功耗的方法中检测时间参数的时序示意图。

需要说明的是，通过检测起振时间、稳定时间、振荡衰减时间的参数，判断是否有卡片进场；不限于对以上三个时间参数进行检测，也可以只对其中一个参数、或者任意两个参数进行检测判断，用于判断是否有卡片进场；

对RX端口信号进行峰值检测，用于检测起振时间、稳定时间、振荡衰减时间参数；不限于通过RX端口信号进行检测判断，还可以对TX 发射电源的电流、TX端口的发射电流、TX端口的发射电压、NFC读写芯片的电流进行检测，得到起振时间、稳定时间、振荡衰减时间参数，用于判断是否有卡片进场。

需要说明的是，在起振时间、稳定时间、振荡衰减时间的三个时间阶段内或者任意两个时间阶段的组合，对RX端口信号进行检测，用于判断是否有卡片进场。所述时间阶段内，不限于对RX端口信号进行检测判断，还包括对TX端口的电压、电流，NFC读写芯片发射电源的电流、电压检测判断、以及NFC读写芯片的电流检测判断，用于判断是否有卡片进场。

需要说明的是，基准数据模块所存储的数据，作为卡片检测判断逻辑的参考数据，其原始数据在卡片远离天线匹配电路场强范围情况下获取；所述基准数据模块存储的参数能够是起振时间、稳定时间、振荡衰减时间的任意两个之和或者起振时间、振荡衰减时间的两者之一，在卡片检测阶段，用相应的时间参数与基准数据模块存储的数据进行比较。

判断有无卡片进场，具体为：若检测得到的起振时间、稳定时间、振荡衰减时间相加后的结果等于基准数据模块存储的比较基准数据，则表明没有卡片进场、输出无卡片进场标志；若检测得到的起振时间、稳定时间、振荡衰减时间相加后的结果不等于基准数据模块存储的比较基准数据，则输出有卡片进场标志信号。

根据本发明实施例，对NFC读写芯片的功耗进行监测，进行功耗动态管理，获取NFC设备中NFC读写芯片中电压及供电状态进行功耗的参数表征，将历史功耗数据与时间戳进行匹配生成历史功耗序列，剔除异常功耗数据后将所述历史功耗序列进行拆分获取动态特征，根据所述动态特征获取NFC读写芯片中的工作频率获取性能监测变化，并确定NFC设备的工作状态；利用工作状态设置动态特征相对应工作参数，将动态特征和对应工作参数进行匹配，根据工作参数将动态特征进行分类及数据统计，获取各工作状态对应的最佳功耗，通过最佳功耗及相应工作参数设置工作点；预设工作点的规则约束，若当前NFC读写芯片中的性能监测变化符合工作点预设规则约束，则切换NFC设备的工作状态；通过工作状态的动态变化使得NFC设备始终处于最佳功耗下进行，实现功耗的动态管理。

本发明第二发明还提供了一种降低NFC读写芯片待机功耗的系统，包括以下模块：晶体（100）、时钟电路（200）、发射电路（300）、卡片检测判断逻辑模块（400）、峰值检测模块（500）、天线匹配电路（600）、卡片（700）、基准数据模块（800）、NFC读写器芯片（900）；

其中所述晶体（100）、时钟电路（200）用于产生NFC芯片工作所需时钟信号；

所述发射电路（300）通过TX端口向天线匹配电路（600）发射13.56MHz载波信号；

所述峰值检测模块（500）检测RX端口的信号峰值，用于判断天线匹配电路振荡过程；

所述卡片检测判断逻辑模块（400）根据峰值检测（500）模块的输出信号，判断天线匹配电路的起振时间、稳定时间，并且控制发射电路关闭，以及根据峰值检测输出信号得到振荡衰减时间参数；

所述天线匹配电路（600）实现与卡片空中接口的能量、信号传递；

所述卡片（700）为非接触卡片，与NFC读写芯片进行信号交互；

所述基准数据模块（800）为起振时间、稳定时间、振荡衰减时间的基准参数的存储模块，提供卡片检测判断逻辑模块（400）中每次检测得到的参数的比较基准数据。

所述基准数据模块存储（800）的基准数据获取步骤如下：

步骤1：将卡片（700）远离天线匹配电路场强范围；

步骤2：启动晶体（100）、时钟电路（200），产生NFC芯片工作所需时钟信号；

步骤3：待时钟信号稳定后，启动发射电路（300），向片外天线匹配电路（600）发射13.56MHz载波；

步骤4：在步骤3中启动发射电路（300）的同时，峰值检测电路（500）启动并检测RX端口的信号峰值，RX端口信号来源于天线匹配电路（600），峰值检测电路（500）输出信号给卡片检测判断逻辑模块（400）；

步骤5：卡片检测判断逻辑模块（400）对来自于峰值检测模块（500）的信号进行判断，得到RX端口信号起振时间和稳定时间；

步骤6：卡片检测判断逻辑模块（400）判断RX端口信号幅度稳定后，向TX发出关闭信号，发射电路（300）停止向天线匹配电路（600）发射13.56MHz载波，同时卡片检测判断逻辑模块（400）检测来自于峰值检测模块（500）的信号，得到RX端口信号的振荡衰减时间；

步骤7：将步骤5中得到的起振时间、稳定时间参数，以及步骤6中得到的振荡衰减时间参数相加后的结果存储到基准数据模块（800）内，作为后续卡片检测判断逻模块辑（400）的比较基准数据；

在上述步骤7中，可以将起振时间、稳定时间、振荡衰减时间之和作为基准数据，也可以是其中的任意两个时间之和、或者三个时间分别作为基准数据。后续进行卡片检测时，也需要得到相应的时间参数，与存储的基准数据进行比较。基准数据的参数可以是一个定值，也可以是定值的正负区间范围。

执行上面步骤2、步骤3、步骤4、步骤5、步骤6，卡片检测判断逻辑模块（400）对步骤5、步骤6得到的起振时间、稳定时间、振荡衰减时间相加后的结果与基准数据模块（800）中的比较基准数据进行对比，如果检测得到的起振时间、稳定时间、振荡衰减时间相加后的结果等于比较基准数据，则没有卡片进场，输出无卡片进场标志；反之，如果检测得到的起振时间、稳定时间、振荡衰减时间相加后的结果不等于（大于或者小于）比较基准数据，则输出有卡片进场标志信号。

本发明第三方面还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中包括一种降低NFC读写芯片待机功耗的程序，所述一种降低NFC读写芯片待机功耗的方法程序被处理器执行时，实现如上述任一项所述的一种降低NFC读写芯片待机功耗的方法步骤。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。

上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元；既可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

或者，本发明上述集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机、服务器、或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：移动存储设备、ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种降低NFC读写芯片待机功耗的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：将卡片远离天线匹配电路场强范围；

步骤7：将所述起振时间、稳定时间以及振荡衰减时间相加后的结果存储到基准数据模块内，作为后续卡片检测判断逻辑的比较基准数据；

步骤8：当NFC读写芯片进行卡片检测时，执行步骤2-6，卡片检测判断逻辑对所述步骤5、所述步骤6得到的起振时间、稳定时间、振荡衰减时间相加后的结果与基准数据模块中的比较基准数据进行对比，判断有无卡片进场；

基准数据模块所存储的数据，作为卡片检测判断逻辑的参考数据，其原始数据在卡片远离天线匹配电路场强范围情况下获取；

所述基准数据模块存储的数据是起振时间、稳定时间、振荡衰减时间相加后的时间和，在卡片检测阶段，用相应的时间参数与基准数据模块存储的数据进行比较。

2.根据权利要求1所述的一种降低NFC读写芯片待机功耗的方法，其特征在于，判断有无卡片进场，具体为：

3.一种降低NFC读写芯片待机功耗的系统，其特征在于，包括以下模块：晶体、天线匹配电路、卡片、NFC读写器芯片，所述NFC读写芯片中包括时钟电路、发射电路、卡片检测判断逻辑模块、峰值检测模块、基准数据模块；

所述天线匹配电路实现与卡片空中接口的能量、信号传递；

所述卡片为非接触卡片，与NFC读写芯片进行信号交互；

所述基准数据模块为起振时间、稳定时间、振荡衰减时间相加后所得基准参数的存储模块，提供卡片检测判断逻辑模块中每次检测得到的参数的比较基准数据；

所述基准数据模块存储的基准数据获取步骤如下：

步骤1：将卡片远离天线匹配电路场强范围；

步骤2：启动晶体、时钟电路，产生NFC芯片工作所需时钟信号；

步骤4：在步骤3中启动发射电路的同时，峰值检测电路启动并检测RX端口的信号峰值，RX端口信号来源于天线匹配电路，峰值检测电路输出信号给卡片检测判断逻辑模块；

步骤5：卡片检测判断逻辑模块对来自于峰值检测模块的信号进行判断，得到RX端口信号起振时间和稳定时间；

步骤6：卡片检测判断逻辑模块判断RX端口信号幅度稳定后，向TX发出关闭信号，发射电路停止向天线匹配电路发射13.56MHz载波，同时卡片检测判断逻辑模块检测来自于峰值检测模块的信号，得到RX端口信号的振荡衰减时间；

步骤7：将步骤5中得到的起振时间、稳定时间参数，以及步骤6中得到的振荡衰减时间参数相加后的结果存储到基准数据模块内，作为后续卡片检测判断逻模块辑的比较基准数据。