基于NFC技术的无电池键盘设计的实现

此解决方案使用近场通信 （NFC） 技术实现了无电池键盘。此解决方案的核心部分是可以由主机微控制器读写的TI动态NFC标签。支持NFC的手机可以快速发现并识别该键盘，然后在键盘和应用程序之间建立连接。此设计是无电池系统（即，无需电池即可工作），可以利用该系统构建具有优化尺寸的产品（例如薄键盘）以及重量更轻的产品（例如易于携带）。

特性

1、无电池解决方案
2、标准PC/AT键盘字符集
3、大于400个字符/分钟的输入能力
4、MSP430 MCU和RF430CL330标签的功耗都约为20 mW
5、用于能量收集的低成本PCB线圈天线
6、提供Android测试工具和InputMethod应用程序

图1：无电池近场通信（NFC）键盘原理图

图2：无电池近场通信（NFC）键盘硬件框图
 

相关器件

1.（TI）MSP430FR573x MSP430FR572x混合信号微控制器

德州仪器（TI）MSP430FR573x系列超低功率微控制器由多个器件组成，这些器件特有嵌入式FRAM非易失性存储器，超低功率16位MSP430 CPU，以及针对多种应用的不同外设。 此架构，FRAM，和外设，与7种低功率模式组合在一起，针对在便携式和无线感测应用中实现延长电池寿命进行了优化。FRAM 是一款全新的非易失性存储器，此存储器将SRAM的速度，灵活性，和耐久性与闪存的稳定性和可靠性结合在一起，总体能耗更低。外设包括一个10位模数转换器（ADC），一个具有电压基准生成和滞后功能的16通道比较器，3 条支持I2C，SPI，或UART协议的增强型串行通道，一个内部DMA，一个硬件乘法器，一个实时时钟 （RTC），5 个16位定时器和数字I/O。
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基于NFC无电池键盘设计方案

图3：MSP430FR573x MSP430FR572x 混合信号微控制器功能框图

2.RF430CL330H 动态 NFC 接口转发器

德州仪器（TI）动态NFC接口应答机RF430CL330H是一个NFC标签类型4器件，此器件将一个无线NFC接口和一个接线SPI或I2C接口组合在一起，将此器件与一个主机相连。 SRAM内的NDEF消息可由集成型SPI或I2C串行通信接口写入和读取，而此消息也可通过集成型ISO14443B兼容RF接口（支持高达848kbps数据速率）进行无线存取和更新。
这可实现针对替代载波的NFC连接切换，如同，低功耗 （BLE），和 Wi-Fi 等，只需一次敲击的简便且直观的配对过程或认证过程。作为一个常见NFC接口，RF430CL330H使得终端设备能够与启用NFC的智能手机、平板电脑和笔记本电脑的快速增长的基础设施进行通信。

图4：RF430CL330H 动态NFC接口转发器功能框图

3.TPS70933 具有反向电流保护的 150mA、30V 超低 IQ、宽输入、低压降稳压器

TPS709xx 系列线性稳压器是设计用于功耗敏感类应用的超低静态电流器件。一个精密带隙和误差放大器在温度范围内的精度为2%。只有1μA 的静态电流使得这些器件成为要求极小闲置状态功率耗散的电池供电类常开系统的理想解决方案。为了增加安全性，这些器件还具有热关断、电流限制和反向电流保护功能。通过将使能（EN）引脚下拉至低电平可将这些稳压器置于关断模式。这个模式的关断电流低至150nA（典型值）。

图5：TPS70933功能框图