基于NFC技术如何实现电子钱包的支付设计？

NFC即近距离无线通信，是由恩智浦公司发起，由诺基亚、索尼等着名厂商联合主推的一项无线技术—在单一芯片上结合感应式读卡器、感应式卡片和点对点的功能，能在短距离内与兼容设备进行识别和数据交换。

1 背景

NFC具有双向连接和识别的特点，工作于13.56MHz频率范围，作用距离接近10厘米。NFC技术在ISO18092、ECMA 340和ETSITS 102 190框架下推动标准化，同时也兼容应用广泛的ISO 14443 Type-A、B以及Felica标准非接触式智能卡。

PN544符合欧洲电信标准协会(ETSI)制定的最新NFC规范，能够为手机制造商和电信营运商提供完全兼容的平台，用以推出下一代NFC设备和服务：PN544完全兼容现已发布的所有通过单线协议(SWP) 连接SIM卡和主机控制器接口(HCI)的NFC规范。

PN65O即为PN544加上NXP的SmartMX安全模块，PN544和PN65O硬件PIN对PIN完全兼容。同时，PN65O / PN544还提供多种主机接口选择 ,确保手机制造商实现轻松集成High Speed UART、SPI、I2C，并支持多种RF接口协议：ISO14443A/B、ISO15693、MIFARE、Felica.此外，恩智浦与Gemalto、Oberthur Technologies和Giesecke& Devrient等领先SIM卡制造商密切合作，以确保包括MIFARE技术在内的SWP接口的互通。

2 NFC电子钱包总体结构

2.1 NFC PN544/PN65O的结构框图

如下图1为NFC PN544/PN65O的结构框图。

图1 NFC PN544/PN65O硬件电路框图

2.2 PN544和PN65O优势特性

(1)小尺寸，便于进行尺寸优化

(2)低功耗

(3)电池关闭及低电量工作模式

(4)可选与平台无关的软件堆栈

(5)提供GPIO PORT 可供外部单元控制

(6)中断IRQ 可使外部控制单元的命令通讯更简易

(7)支持安全单元控制接口

(8)整合电源控制单元

3 关于NXP最新的NFC电子钱包解决方案

NFC电子钱包功能是以手机为交易平台，由PN544 NFC控制器(PN65O内置了安全模块)和安全模块两大部分实现移动支付及数据交换功能。

3.1 RF部分

NFC射频电路是由EMC滤波电路、匹配电路、接收电路、天线等四部分组成。

3.2 EMC电路

由于该系统是以13.56MHz的操作频率为基础。该频率由石英晶振产生。与此同时还会产生高阶谐波。为了符合内部电磁兼容性规则，13.56MHz的三次、五次及五次以上的高阶谐波必须适当的抑止。所以该EMC电路配置为一LC低通滤波器，用来滤除高次谐波。

3.3 天线匹配电路

由于天线线圈本身是一个低阻抗的设备，为了能够把NFC IC 送出的能量以最大化的传递给天线 ,所以在天线与NFC IC间须加一匹配电路。消除因不匹配而造成的信号反射形成的能量损失。

3.4接收电路

由R127，C118，R128，C119组成，芯片内部产生的Vmid电位作为RX管脚的输入电位，为减少扰动，需用电容将Vmid接地。Vmid的偏置电压可以增加Rx脚的电压驱动。图2 所示的为NFC射频接收电路。

3.5 NFC与SIM卡安全模块接口电路

NFC IC带有SWP一线接口可以实现与SIM卡的数据通讯，其参考电路如下图3所示。

4 PN65O/PN544 Demo Board 展示

关于PN65O/PN544 Demo Board 展示如图4 所示，如5为Android开发平台示意图。

不久后，未来是可以预见的，NFC功能将遍地开花。吃饭时，NFC点餐，吃完用手机碰一下，闪电付款走人;乘坐地铁公交时，NFC手机秒变公交卡，熄屏刷一下，快速通过;过门禁时，手机熄屏轻轻“碰一下”，即可通过门禁...这样的快捷生活，你期待吗?

智能手机一直向高集成度的方向发展，它取代了手表、MP3、电视、钱包、相机、钥匙。未来的生活也必定会更高效、更便捷、更迅速，而手机与NFC功能的结合，我们生活方式将重新定义。借助NFC技术，智能手机仿佛可以去“接触”几乎一切事物。

①接触支付：将有可能颠覆扫码支付的快捷支付形式。

虽然说扫码支付解决了很多现金找零的繁琐，也告别了收到假钞的风险，但这并非终点，扫码支付虽然方便，但还不够快捷，打开手机--解锁手机--打开支付软件--点击扫码付款--输入金额--确认付款，如果网速不好的情况下，这个过程将拉长，很多人应该都深有体会。

反观NFC手机支付，过程和传统“刷卡”一样，只需要熄屏刷手机即可，同时支持断网甚至断电支付，比如华为NFC手机没电自动关机后，NFC功能还可以正常使用8个小时左右。

同时，今年还有消息显示支付宝与苹果合作，在iOS14中将支付宝加入到Apple Pay中;拉卡拉宣布与华为达成合作，未来双方将在华为终端上展开手机POS收款的合作;比亚迪“汉”与华为合作，打造NFC汽车钥匙系统。很显然，巨头们都在布局NFC支付，因此未来，NFC支付适用的场景将更广泛，未来可期。

②接触通行功能，最能体现的场景就是与门禁的结合。

目前最常用的开门方式有：刷卡、手机二维码、人脸等方式，不同的开门方式优缺点各有不同，刷卡方便，但要携带，易丢失、易复制;手机二维码很智能，但是操作繁琐;人脸门禁很高端，但是人脸信息存在泄漏风险。此时NFC手机门禁则是最佳方案，它结合了刷卡和手机门禁的优势，断网、断电也可正常工作，熄屏刷一下快速通行。

很多人看中手机NFC功能，主要目的也是因为能够模拟门禁卡，但由于门禁卡加密等不符合模拟要求，无法模拟，让人大失所望。可喜的是，近日，令令开门成功与华为NFC功能对接，可实现“无卡模拟”。即在没有门禁卡的情况下，用户用可在手机端直接模拟一张同功能的虚拟门禁卡。同时，运营者也不用再制卡，更方便管理。

③接触连接，与蓝牙功能类似，但有所不同，如把两个 NFC 设备靠近并连接，可实现进行点对点数据传输，例如传输音乐、图片等。

④接触浏览，用户可将NFC 手机具有NFC功能的标签，即可浏览其中内容，比如商品标签、海报等。

⑤下载接触，用户可通过 GPRS 网络接收或下载信息，用于支付或门禁等功能，如业主可发送授权的特殊短信至访客的手机，来授予访客进出门禁的权限。

NFC备受巨头关注，用户青睐，核心原因是NFC具有高安全性，主要体现在这三个方面。从传输距离而言：NFC源于RFID 技术，具有“非接触”特性，一般可在10厘米的距离内建立通讯，因此它的安全性也比RFID进一步增强，同时也比现在的二维码支付、音频支付要安全很多。从NFC加密方式而言：通过SE芯片硬件加密+软件加密的双加密方式，保障数据传输的安全性。

从数据交换速度上而言：NFC设备建立连接，完成ID与密钥等数据传递的时间不到0.1秒，在如此快速的数据交换，黑客截获并破译无线电信号的几率很小。NFC面向近距离传输，适用于交换财务信息或敏感的个人信息等重要数据，在个人隐私泄露事件频繁发生的互联网时代，安全性是所有人非常看重的，NFC恰恰符合这一点。