Vítejte, dnes je
čtvrtek
21.
listopad
2024
Odborný časopis a portál zaměřený na vývoj a výrobu elektroniky V minulém čísle časopisu DPS byla zveřejněna 1. část tohoto článku, ve které jsme popsali obě rozhraní, základní funkce, parametry a vývody integrovaného obvodu NF4. Nyní představíme vývojový kit a cílové aplikační oblasti.
Je určen vývojářům pro praktické seznámení s obvodem NF4 a pro návrh vlastních aplikací. Obsahuje dva plošné spoje (viz obr. 1 a 2), zdrojové kódy v C jazyku pro mikrokontroler a komunikaci s obvodem NF4 pomocí dvoudrátové sériové linky, SW Card Studio pro PC včetně skriptů pro komunikaci s pamětí obvodu NF4, aplikace pro smartphone s OS Android (Business Card, Card Studio, Patient Card) a kompletní technickou a vývojovou dokumentaci. Pro odladění bezdrátové komunikace s obvodem NF4 je na oboustranném plošném spoji umístěna anténa (ID1, ID3), navíc je možné připojit jinou vhodnou externí anténu a naladit její rezonanční kmitočet. Kontaktní rozhraní obvodu NF4 v podobě dvouvodičové, sériové, obousměrné linky s datovým a hodinovým signálem je k dispozici na konektoru plošného spoje a umožňuje připojení zákaznických aplikací. Na stejném konektoru lze ověřit režim Tamper Detection a vyzkoušet napájení externích součástek pomocí energie získané z elektromagnetického pole (Energy Harvesting).
Obr. 1
Obr. 2
Příkladů využití obvodu NF4 existuje již dnes velmi mnoho, další vhodné aplikace budou nepochybně přicházet neustále tak, jak vývojáři objeví další kouzla této součástky. Následující stručný přehled je rozdělen podle jednotlivých aplikačních oblastí, lze ale předpokládat, že se v mnohých případech budou konkrétní zařízení týkat více skupin najednou, protože se v praxi vzájemně prolínají. Záměrně jsou vybrány příklady z každodenního života, které nejlépe ilustrují možnosti obvodu NF4.
Většina domácích spotřebičů a dalších výrobků z průmyslu, zdravotnictví, měřicí a spotřební elektroniky má kromě jiných součástek svůj vlastní displej a řídicí procesor. Integrovaný obvod NF4 s rozhraním NFC i rozhraním drátovým přináší zcela nový inovativní pohled na komunikaci s elektronickými spotřebiči, sice jen na malou vzdálenost, zato však bezdrátově. Spotřebiče tak mohou být časem jednodušší a tedy levnější. Otázka by mohla znít například takto: „Musí mít skutečně tento výrobek displej, když se mi veškeré potřebné informace zobrazí na displeji smartphone s NFC?“ Obousměrná datová komunikace smartphone s NFC <-> elektronické zařízení s NF4 umožňuje po spárování monitoring, konfiguraci, personalizaci, diagnostiku a ochranu zařízení.
Jde o měření jakýchkoliv veličin obecně – monitorování tlaku, teploty, sledování pohybu atp., záleží pouze na vhodném typu senzoru. Aplikace využívají bezdrátový a zabezpečený přenos naměřených údajů. Všechny součástky na plošném spoji (obvod NF4, mikrokontroler a senzor) jsou napájeny z RF pole čtečky, což může být např. smartphone s NFC.
Příklad na obr. 3 – smartphone přijme naměřené a zpracované údaje z teplotního senzoru v potravinářském skladu a odešle je do databázového serveru.
Obr. 3
Podobná situace na stejném obr. 3 – smartphone přijme a zpracuje údaje o měření mého krevního tlaku za poslední dva dny a odešle je lékaři, který si mě po jejich prostudování pozve do ordinace.
Upload nového firmware – příklad na obr. 4. Od osazení PCB přes montáž, nastavení, měření, kompletaci a balení uběhne mnoho času a mezitím vznikne nová verze firmware. Obvod NF4 je na plošném spoji uvnitř zařízení, vše je již zabaleno a připraveno k odeslání zákazníkovi. Pomocí NFC čtečky se do výrobků nahraje bezdrátově nový firmware, součástky jsou v tu chvíli napájeny z RF pole.
Obr. 4
Druhý příklad – doplnění funkcí, změny jazykových verzí apod. – také obr. 4. Princip je totožný jako u změny firmware – jazykové mutace a regionální varianty se nastavují až ve skladu v zabalených výrobcích těsně před prodejem.
Aktivace na dálku – příklad na obr. 5. Chytrý televizor jsme zaplatili a odvezli domů, některé speciální funkce jsou ale nepřístupné. Po registraci u dodavatele nám do našeho smartphone s NFC přijde aktivační kód, kterým v televizi bezdrátově odemkneme dosud nepřístupné funkce. Uvnitř chytré televize je na společném plošném spoji vedle ostatních součástek usídlen také obvod NF4.
Obr. 5
Jinými slovy lze tuto aplikační oblast obecně nazvat jako bezdrátové ovládání a konfigurace domácích spotřebičů. Na plošném spoji uvnitř každého spotřebiče je obvod NF4, mikrokontroler a další součástky.
Příklad na obr. 6 – jeden kávovar připraví každému v domácnosti kávu přesně podle jeho představ na základě příkazů ze smartphone, kávovar není třeba přenastavovat. Oblíbené ristretto si dává manželka, já mám ve svém smartphone recept na klasické espresso.
Obr. 6
Na stejném obr. 6 je obdobný příklad – smartphone stáhne ze serveru kdesi na internetu speciální recept na přípravu skopového, ten pak odešle do pomalého hrnce, který se podle údajů v receptu nastaví a jídlo připraví přesně s potřebnou teplotou, jednotlivými cykly a celkovou délkou (skopové a nutné ingredience je ovšem třeba zatím do hrnce vložit ručně, což je určitá nevýhoda celého procesu).
Chybové stavy se diagnostikují pomocí NFC bezdrátové komunikace bez nutnosti otevírat zařízení, což uvítají v první řadě servisní technici. Na plošném spoji uvnitř spotřebiče je opět obvod NF4, mikrokontroler a další součástky specifické pro každý výrobek. Příklad z obr. 7 nemusí představovat jen zásah servisního technika ale i běžnou situaci – pračka se zastavila a dále odmítá pokračovat v praní, důvod nahlásí do vašeho smartphone jako nedostatek aviváže nebo tak velké znečištění vašich ponožek, že potřebuje 2× tolik pracího prášku.
Obr. 7
NF4 může detekovat porušení bezpečnostního obalu nebo ochranného štítku výrobku (Tamper Detection – příklad na obr. 8). K čipu NF4 je přímo připojena anténa a drátová smyčka, vše je uvnitř samolepicího štítku, který chrání obal výrobku. NF4 pracuje v pasivním módu, napájen je z RF pole, smartphone s NFC informací zobrazí jako otevřenou nebo uzavřenou smyčku. Otevření obalu výrobku již nepůjde následně jednoduše zamaskovat lepicí páskou, přetržení uvnitř ukrytého drátku ochranné smyčky je nevratný proces.
Obr. 8
Pražská firma ASICentrum, návrhové středisko švýcarské společnosti EM Microelectronic, poskytuje podrobnější informace a technickou podporu k obvodu NF4 a k vývojovému kitu EMDB415. Vzorky NF4 v pouzdře SO8 jsou k dispozici zdarma. Obvod NF4 i vývojový kit EMDB415 jsou volně prodejné.
