對于1-Wire網絡的感應功率傳輸、訪問、控制和信息交換，可以利用近場通信（NFC）系統。利用從NFC鏈路收集的功率，可通過單個節點實現1-Wire通信的溫度檢測、認證和存儲器存儲。您還可以通過將應答器的射頻（RF）功率轉換器和1-Wire網絡建模為等效RC電路，分析可用的收集電壓、電流和1-Wire時序約束。?

介紹

通過使用單導體和接地，1-Wire器件為機械組件和電子系統提供了功能，并將系統中所需的節點數量減少到只有一個。通過對稱和非對稱認證、識別、存儲器、數據采集和控制，1-Wire技術還采用低功耗設計，提供安全的資產和信息管理。汽車、云網絡、消耗性藥品和醫療保健設備、移動銷售渠道和智能電網等各種應用都可以受益。NFC 收發器，內置 256 位安全哈希算法 （SHA-256） 協處理器，用于對稱身份驗證，與包含 I 的 NFC 應答器配對2C 主/從端口和能量收集輸出為無線訪問封閉便攜式設備節點提供安全性。兼容ISO-15693和FIPS 180-4的NFC系統支持無線電源和對1-Wire器件的安全訪問。反過來，對1-Wire網絡的無線接入為NFC是首選的無線電力傳輸和通信方法的電子應用提供了新的用例和更大的靈活性。

翻譯通信協議

為了提供對1-Wire網絡的無線接入，必須在NFC等無線通信協議和1-Wire通信協議之間進行某種轉換。大多數主要的智能手機品牌已經集成了NFC，允許用戶連接到電子設備和無源物體，如鑰匙扣，標簽和卡片。因此，配備NFC的智能手機或設備可以無線訪問1-Wire網絡。

在NFC系統中，收發器是發起方，產生RF場來供電、發送功能命令和實現信息交換。應答器通過收發器產生的射頻場為自己供電。它還接收功能命令以執行并將數據從存儲器或連接的設備中繼到 NFC 讀取器。

附近天線之間的電磁感應允許NFC發送和接收功率，獲得控制和傳輸數據。收發器通過使用正確布線的PCB走線或以計算方式受傷的電線開始與應答器通信。

圖1顯示了使用MAX66300等收發器和MAX66242等應答器的NFC硬件設置。有關如何實現MAX66300的天線設計，請參閱應用筆記5921 – MAX66300的天線設計。有關NFC和MAX66242安全雙接口的更多詳細信息，請參閱應用筆記5995 - 需要NFC/RFID？明天就是今天，處于這種不斷創新的狀態。

圖1.NFC系統由MAX66300收發器和MAX66242應答器組成。輔助電路連接到MAX66242 V外我2C 接口和 PIO。

MAX66242應答器具有兩種功能特性，提供對連接的輔助電路的無線訪問：

內部 AC-DC 轉換器將來自收集的射頻場的功率轉換為 V 的調節輸出電壓外.這允許MAX66242為連接的輔助電路I2C 接口和可編程輸入輸出 （PIO）。

集成的I2C 主從接口允許雙向訪問和控制

在我2在C主控模式下，MAX66242將傳感器、微控制器和其他輔助電路等連接電路的信息中繼至NFC收發器，如MAX66300或智能手機。在我2MAX66242為C從模式，是連接主機電路和NFC收發器之間的中介。

PIO 提供了額外的功能特性。例如，當NFC鏈路準備好進行通信時，它啟用輔助電路，并提供通用控制和監控信息。閱讀MAX66242完整數據資料，了解有關PIO的更多詳細信息。

為了訪問和控制1-Wire網絡，MAX66242需要雙向I2C和1-Wire協議轉換。一個我2C-to-1-Wire橋（如DS2484）有助于完成這一任務。圖 2 顯示了我如何2C和1-Wire協議轉換由MAX66242和DS2484處理。

圖2.無線轉 1 線橋。MAX66242通過V為DS2484和1-Wire器件供電外.

DS2484補充MAX66242，在I2C和1-Wire協議，具有可調時序和休眠模式。通過SLPZ允許MAX66242將DS2484置于休眠模式，DS2484在NFC收發器需要時上電。一旦DS2484配置寄存器中的關斷（PDN）位切換至零，1-Wire網絡開始上電進行通信。

如果您的應用需要對1-Wire網絡進行基于對稱密鑰的認證，MAX66242提供內置SHA-256引擎，用于計算FIPS 180-4下的消息認證碼（MAC）。如果應用需要基于非對稱公鑰的認證，DS2475是一款橢圓曲線數字簽名算法（ECDSA）協處理器，具有I2C至1-Wire主機功能，可代替DS2484使用。DS2475在P-256曲線下生成證書和簽名。從美國國家標準與技術研究院 （NIST） 了解有關 FIPS 180-4 和 P-256 曲線的更多信息。DS2475未刪節的數據資料提供了有關該器件的更多詳細信息。

如何收集電壓 V外和當前 I外可為1線網絡供電

MAX66300和MAX66242完善了符合ISO 15693和FIPS 180-4標準的NFC系統。當兩者都連接到調諧至13.56MHz的單個PCB天線時，MAX66242收集輸出電壓V外和輸出電流 I外可以表征。本節的測量結果是使用MAX66300-X24EVKIT（包括MAX66300和MAX66242）獲得的。

圖3顯示了V時的可用電壓外MAX66242與MAX66300天線的距離有關。V 的電壓值外當發射天線和接收天線平行且彼此居中時獲得。圖3所示MAX66300輸出驅動器天線配置采用開斷鍵控（OOK），利用ANT1和ANT2引腳差分驅動天線。V處的電壓外因天線配置、方向和環境而異，例如在讀取區域中存在附近的金屬或其他應答器。在 3.2 厘米或更小，V外可根據用戶配置輸出3.3V或1.8V。在距離大于 10.2cm 時，V 處不存在收集電壓調節外.

圖3.The MAX66242 V外與MAX66300環形天線的距離的關系

為了無線供電、訪問和控制1-Wire網絡，從NFC鏈路收集的能量必須為MAX66242、DS2484和1-Wire器件供電，如圖2所示。為了正確設計NFC供電的1-Wire網絡，了解可用的電流I至關重要。外從收集的輸出電壓 V外.圖4 模型一外和 V外作為理想的整流電壓VS和源電阻 RS.

圖4.V外建模為理想電源 VS和源電阻 RS.VDD是DS2484的電源電壓。1-Wire網絡上拉電壓為V狗.R狗是1-Wire網絡的上拉電阻。

理想的整流電壓VS等于 V 時的開路電壓外.源電阻RS有效將1-Wire網絡的上拉電阻提高至RS+ R狗，其中 R狗位于DS2484內部。獲取有關 R 電阻值的更多詳細信息狗，包括DS2484數據資料中的有源上拉（APU）和強上拉（SPU）。VDD是DS2484的電源電壓。請注意，V外與 V 共享同一節點DD因此，是平等的。1-Wire網絡上拉電壓為V狗.圖5顯示了V的負載調整率外具有圖3中描述的相同配置，距離NFC收發器天線0cm。

圖5.輸出電壓（V外） 與輸出電流 （I外） 用于 3.3V V外模式。

輸出電壓（V外） 定義為理想整流電壓 （VS） 減去源極電阻兩端的壓降 （RS） 由于 I外.源電阻（RS） 在公式 （1） 中定義如下：

RS= （VS– V外） / I外(1)

圖6顯示了源電阻（RS） 隨測量輸出電流 （I外） 時輸出電壓（V外） 設置為 3.3V 模式。源電阻（RS） 表現出非線性特性，因為難以保持恒定的收獲 V外隨著 I 的增加外需求。

圖6.源電阻（RS） 用于 3.3V V外模式。

不僅 RS取決于我外和 V外，但它最初也受到內部上拉電阻（R狗）的DS2484。因此，如果圖4中的1-Wire網絡由圖7所示的等效放電電容（CTOTAL）表示，則RS可以具有依賴于 V 的值外并在 I 上外最初由 R 設置狗.

圖7.簡化的RC電路，用于模擬MAX66242和DS2484的分支連接，如圖4所示。

作為 C總累積電荷，RS隨著時間的推移而變化，因為我外和 V外也隨著時間的推移進行調整。使用圖 5，V外可以通過知道I的瞬時值來確定外.RS一旦 C 上的電荷達到最終值總達到穩態值。

給定 I 之間的非線性外和 V外，需要迭代方法來計算第一個 RS價值。R 的收斂結果S可以通過求解 I 來確定外并通過查找 V 的值外在圖 5 上。

圖 8 說明了計算 R 初始值的迭代過程S對于輸出電流 （I外).R 的結果S被認為是收斂的，如果我N+1外與 I 相比相差 10% 或更少N外.N 表示流程圖中的迭代次數。

注意：而不是計算 R 的迭代版本S，圖6可以與圖5結合使用，以找到最終值。但是，更好的方法是計算RS使用流程圖并使用圖 5 查找 V外如圖 8 所示。使用這種方法，僅使用一個圖而不是兩個圖從測量結果進行外推，以減少誤差。

圖8.計算初始源電阻（RS） 表示輸出電流 I外.R 的結果S當兩個順序計算輸出電流（I外） 相差 10% 或更少。流程圖還允許計算 RS對于將來的時間（tN+k） 除初始時間 （t0).

圖8也可用于重新計算源電阻（RS）而等效電容（C總） 在時間 t 繼續累積電荷N.為“新時間 t ”設置布爾值N？“ 到 'YES' 使用指數衰減函數計算 I外在稍后的時間（tN+1).

適用于需要更大輸出電流（I外），具有高壓輸出驅動器和高增益接收器的NFC收發器可以增加范圍和功率輸出。

結論

以MAX66242作為RC電路，通過對從NFC RF場收集的穩壓進行建模，可以計算出1-Wire網絡上存在的1-Wire上拉電阻相加的源電阻。計算源電阻（RS） 遞歸地允許我們找到輸出電流 （I外） 由收集的調節電壓 （V ） 提供外） 的 MAX66242。

審核編輯：郭婷