Nfc读取器与双nfc接口应答器之间的数据交换
阅读说明：本技术 Nfc读取器与双nfc接口应答器之间的数据交换 (Data exchange between an NFC reader and a dual NFC interface transponder ) 是由 J-L·拉拜雷 于 2020-05-14 设计创作，主要内容包括：一种系统,包括非接触式读取器和装置,所述装置包括非接触式应答器,所述应答器包括非接触式接口和有线接口并且被配置为通过非接触式接口、根据非接触式协议与所述读取器通信,所述装置包括连接到所述有线接口的有线通信总线和连接到所述总线的至少一个模块,读取器和应答器被配置成使得在读取器与应答器的所述通信期间,读取器是所述总线上的主设备。(A system comprising a contactless reader and an apparatus comprising a contactless transponder comprising a contactless interface and a wired interface and being configured to communicate with said reader according to a contactless protocol over the contactless interface, said apparatus comprising a wired communication bus connected to said wired interface and at least one module connected to said bus, the reader and the transponder being configured such that during said communication of the reader with the transponder the reader is a master on said bus.)
技术领域
本发明的实施例涉及通过非接触式(contactless)应答器(transponder)在非接触式通信设备(例如，非接触式读取器)与模块之间传输数据，该非接触式应答器具有连接到应答器外部的所述模块的非接触式接口和有线接口(例如I2C或SPI接口)。
本发明特别适用于NFC(“近场通信”)应答器(例如标记(label)(标签(tag)))，NFC应答器旨在作为所述外部非接触式通信设备(读取器)(例如，蜂窝移动电话，其“智能电话”的名称更为人所知)与装置的所述模块(例如，没有微控制器的传感器、马达的控制装置或没有微控制器的电子标记)之间的桥梁，这些示例不是限制性的。
这种用作网关的应答器也可以被称为“动态应答器”或“动态标签”。
背景技术
近场通信，对本领域技术人员来说其名称NFC(近场通信)更为人所知，是一种无线连接性技术，其允许电子设备(诸如非接触式智能卡或标记)与读取器之间的短距离(例如10cm)通信。
NFC技术特别适合于连接任何类型的用户设备，并且允许快速且简单的通信。
非接触式应答器是一种能够根据非接触式通信协议，经由天线与非接触式读取器交换信息的应答器。
NFC应答器(其为非接触式应答器)是一种与NFC技术兼容的应答器。
NFC技术是ISO/IEC 18092和ISO/IEC 21481中的开放标准技术平台，但结合了可以是可以用于NFC技术的通信协议的许多现有标准，诸如ISO-14443中限定的A型和B型协议。
非接触式技术也可以用于与ISO 15693和ISO 18000-3兼容的射频识别(RFID)应答器。
当在读取器与应答器之间发送信息时，读取器经由其天线生成磁场，该磁场通常在常规使用的标准中是13.56MHz的正弦波(载波)。
为了将信息从读取器发送到应答器，读取器使用所述载波的幅度调制。
应答器包括处理部件，处理部件被配置为解调接收到的载波以便获得从读取器发送的数据。
对于从应答器到读取器的信息传输，读取器在没有调制的情况下生成磁场(载波)。
然后，应答器天线根据要发送的信息来调制由读取器生成的场。该调制的频率对应于所述载波的子载波。该子载波的频率取决于所使用的通信协议，并且可以例如等于848kHz。
该调制是通过修改连接到应答器天线的末端的负载来执行的。
两种操作模式是可能的，即无源模式或有源模式。
在无源模式下，应答器对来自读取器的波进行逆向调制以发送信息，且并不为了信息的传输而集成传输部件本身或能够例如在广播期间生成其自己的磁场的发射器。这种缺乏发送器的应答器被称为无源应答器，其与包括发送器的有源应答器相反。
通常，无源应答器缺乏电力，因为它使用来自读取器的波来为其集成电路供电。
在一些应用中，无源应答器可以包含电源，例如电池。
在有源操作模式下，读取器和有源应答器都生成电磁场。通常，当有源应答器设置有电源(例如电池)时，使用这种操作模式。
NFC设备(读取器和应答器)中的每一个都使用调制方案来发送数据。这里，调制再次导致负载修改，然后这被称为有源负载调制通信。
与无源通信模式相比，取决于所使用的协议，可以获得多达20cm的更大的操作距离。
此外，有源负载调制的使用使得使用非常小的天线成为可能。
发明内容
本发明倾向为适用于无源应答器，但也与有源应答器兼容。
在应答器与非接触式读取器(例如“智能电话”)之间的交换期间，信息或有用数据被封装在具有根据所使用的协议类型限定格式的帧中。
应答器处理部件特别地被配置为对将被传输到I2C接口的数据进行解封装，并且在相反的方向上将来自I2C接口的数据封装在将通过非接触式通信被发送到读取器(例如“智能电话”)的帧中。
换句话说，目前，NFC/RFID双接口标签是具有非接触式接口和有线接口(通常是I2C)的非易失性存储器。I2C接口是从设备(slave)，并且连接到I2C主设备(master)(通常是微控制器)。
外部读取器可以通过经由动态标签(那么，其用作无线与有线世界之间的缓冲器)的通信向微控制器发送数据和从微控制器接收数据。
微控制器本身通过各种接口(通常是像I2C这样的串行总线)与应用板(board ofthe application)上的其他设备或模块进行通信。
如上所述，应用外部的NFC/RFID读取器可能需要与应用板或装置上的非NFC/RFID设备或模块进行通信，例如：从传感器中读取数据、更新显示器、向/从非易失性存储器存储/读取数据、通过I/O扩展器控制其他设备、读取ADC值等。
图1中图解地示出的常规解决方案是在应用板或装置APP(其作为I2C从设备连接到微控制器MCTRL)上使用NFC/RFID双接口标签TG：
NFC/RFID读取器RD管理与标签TG的RF通信。
NFC/RFID双接口标签TG用作NFC/RFID读取器RD与微控制器MCTRL之间的缓冲器。
微控制器MCTRL用作非NFC/RFID设备的I2C主设备，并且控制与NFC/RFID标签TG以及与非NFC/RFID设备的所有通信。
更准确地，如图1的常规示例所示，微控制器通过不同的通道(I2C总线、ADC、GPI/O……)来驱动应用APP板上的不同设备D1-D4。
NFC/RFID双接口标签TG具有两个功能：
存储用于微控制器的配置字节，并且存储用于NFC/RFID读取器的数据日志。
用于NFC/RFID读取器与微控制器之间的数据交换的直通(pass-through)。
在任何情况下，微控制器都是应用的I2C主设备，并且NFC/RFID标签用作从设备。
NFC/RFID读取器通过微控制器和NFC/RFID双接口标签间接地访问应用设备。
虽然图1示出了I2C总线，但是类似的常规解决方案是在应用板或装置上使用NFC/RFID双接口标签，作为SPI从设备连接到微控制器，该微控制器用作SPI总线上的SPI主设备。
然而，这些已知的解决方案具有缺点：
应用BOM(物料清单)成本：所需的微控制器成本大多数时间比应用的所有其他组件(即，双接口NFC标签+温度传感器成本比微控制器成本小得多)高得多。
应用开发成本：必须为所需的微控制器开发FW(固件)。
应用功率效率：所需的微控制器增加了应用的附加功耗。
应用漏洞/维护：所需的微控制器内部的嵌入式FW可能遭受漏洞，并且FW维护更新可能是必要的。
应用尺寸：所需的微控制器可能增加几平方毫米的应用尺寸。
相应地，需要改进那些常规解决方案。
因此提出完全不同的解决方案。
根据实施例，这种新的解决方案可以使得：
应用(装置)成本降低，
应用功耗降低，
应用开发简化，
应用维护减少和简化，
应用尺寸减小。
根据本发明的一个方面，提出了一种包括非接触式读取器和装置的系统，所述装置包括非接触式应答器(或标签)。
所述应答器是例如NFC/RFID双接口应答器。
所述应答器包括非接触式接口和有线接口，并且被配置为过通所述非接触式接口、根据非接触协议与所述读取器通信，所述装置包括连接到所述有线接口的有线通信总线(例如，内部集成电路(I2C)总线或SPI总线或所谓的系统管理总线(SMBus))和连接到所述总线的至少一个模块。
读取器和应答器被配置成使得在读取器与应答器之间的所述通信期间，读取器是所述总线上的主设备。
读取器被有利地配置为通过NFC/RFID双接口应答器(或标签)与作为从设备模块的(多个)模块直接通信，即不经过任何微控制器。
所述至少一个模块也被有利地配置为通过所述应答器与读取器直接通信，即不经过任何微控制器。
尽管读取器没有直接连接到有线通信总线，但是读取器可以被认为实际上是应用的主设备或者总线上的主设备，因为它在与所述非接触式协议一致的帧内发起命令，并且那些命令将被转换成与总线上使用的协议一致的所述总线上的命令。
标签的有线接口(其实际上连接到总线)是主设备接口。
因此，也可以说读取器通过主有线接口是总线上的主设备。
根据另一方面，提出了一种属于如上限定的系统的应答器。
更具体地，提出了一种应答器，该应答器包括非接触式接口和有线接口并且被配置为通过所述非接触式接口根据非接触式协议与读取器通信，所述有线接口被配置为连接到有线通信总线，有线通信总线与连接到所述总线的至少一个模块连接，该应答器被配置成使得在读取器与应答器之间的所述通信期间，读取器是所述总线上的主设备。
在通过所述应答器在所述读取器与所述至少一个模块之间进行直接通信期间，所述应答器有利地是网关。
根据实施例，应答器包括直通部件，该直通部件被配置为实现用于读取器与所述至少一个模块之间的消息交换的直通功能。
根据实施例，所述直通部件被配置为将由读取器在与所述非接触式协议一致的帧内发起的命令转换成与总线上使用的协议一致的所述总线上的命令。
根据实施例，所述直通部件包括第一易失性存储器部件，第一易失性存储器部件被配置为缓冲通过非接触式接口来自读取器的命令的数据有效载荷和意图通过所述非接触式接口向读取器发送的响应的数据有效载荷。
根据实施例，所述第一易失性存储器包括至少一个缓冲器。
根据实施例，所述直通部件还包括第二易失性存储器部件，第二易失性存储器部件被配置为存储控制数据，所述直通部件被配置为基于所述控制数据来实现用于读取器与所述至少一个模块之间的消息交换的所述直通功能。
根据实施例，所述第二存储器部件包括多个寄存器。
根据实施例，所述控制数据包括在由读取器发起的命令中的一些命令的数据有效载荷中发送的或从该一些命令的数据有效载荷中得出的第一控制数据。
根据实施例，所述直通部件还包括：
-第一状态机，被配置为通过非接触式接口与所述读取器合作，并且被配置为基于从读取器接收到的命令来写入/读取所述所述第二存储器部件的一部分和所述第一存储器部件，
-第二状态机，被配置为基于所述第二存储器部件的一部分的内容通过所述有线接口与所述总线合作，并且被配置为写入/读取所述第二存储器部件的一部分和所述第一存储器部件。
根据实施例，所述第二状态机被配置为从第一易失性存储器部件读取命令的所述数据有效载荷，并且在总线上执行它们，以管理时钟和所有总线协议信令信息。
根据实施例，所述第二状态机被配置为读取总线应答，并且将总线应答存储在第一易失性存储器部件中，以便总线应答由所述第一状态机读取。
根据实施例，并且无论是哪种总线(例如I2C或SPI)，应答器都被配置为在所述非接触式接口一侧实现半双工消息交换机制。
根据一个变型，所述总线可以是I2C总线。
根据符合该变型的实施例：
-由读取器发起的所述命令包括对所述至少一个模块的写入操作的至少一个请求或对所述至少一个模块的读取操作的至少一个请求；
-对所述至少一个模块的写入操作的所述至少一个请求包括所述至少一个模块的地址和要被写入所述至少一个模块的数据，并且对所述至少一个模块的读取操作的所述至少一个请求包括要读取的字节数目和所述至少一个模块的地址；
-所述第一控制数据包括限定来自读取器的命令是所述至少一个模块中的写入操作还是读取操作的数据；
-所述控制数据包括从以下数据当中选择的数据：
限定要在所述总线上执行的操作的存在或不存在的数据，
指示由读取器请求的读取操作的执行是否终止的数据，
指示由读取器请求的读取操作的结果是否被存储在应答器中的数据，
指示由读取器请求的读取或写入操作是否成功的数据。
根据另一变型，所述总线是SPI总线。
根据符合该另一变型的实施例：
-应答器可以被配置为在所述有线接口一侧实现半双工或全双工消息交换机制；
-由读取器发起的所述命令包括至少一个写入命令或读取命令的至少一个请求；
-所述第一控制数据包括限定SPI总线的配置的数据；
-所述控制数据包括指示“准备发送”状态的数据或指示操作状态的数据或指示要发送的字节数目的数据；
-所述应答器包括连接到总线的移位寄存器，并且在半双工传输模式下，第二状态机被配置为控制移位寄存器在总线上的连接方向。
根据另一实施例，提出了一种装置，装置包括所限定的应答器和所述至少一个模块。
根据另一实施例，提出了一种用于管理非接触式读取器与装置之间的数据交换的方法，所述装置包括非接触式应答器，所述应答器包括非接触式接口和有线接口，所述应答器通过所述非接触式接口、根据非接触式协议与所述读取器通信，所述装置包括连接到所述有线接口的有线通信总线和连接到所述总线的至少一个模块，所述方法包括：在读取器与应答器之间的所述通信期间，使所述读取器用作所述总线上的主设备。
根据本发明适用于I2C类型的有线接口的实施例，提出了以下特征：
NFC/RFID读取器通过NFC/RFID双接口标签与应用板或装置上的I2C设备直接通信。
NFC/RFID双接口标签具有两个功能：
存储应用配置位和数据日志，
用于NFC/RFID读取器与应用或装置上的I2C设备或模块之间进行数据交换的直通。
NFC/RFID读取器是整个应用的真正I2C主设备。
能量收集可以用于为整个应用供电。
更具体地：
基于缓冲器、RF/I2C状态机部件和几个寄存器，在NFC/RFID双接口标签中实现I2C直通功能，以便消除对微控制器的需求。
NFC/RFID读取器可以代替微控制器用作应用的I2C主设备。
在NFC/RFID标签中，半双工交换机制允许从NFC/RFID接口和I2C接口交换消息。
在NFC/RFID标签中，易失性存储器(邮箱/FIFO)缓冲来自NFC/RFID接口的I2C命令，以及替代地，对NFC/RFID接口的I2C响应。
状态机从缓冲器中读取I2C命令数据，并且在I2C总线上执行它们，以管理时钟和所有I2C信令。
状态机读取I2C总线上的I2C回答和确认位，并且将它们存储在缓冲器中，以供NFC/RFID接口读取。
特别地，使用半双工缓冲器，通过NFC/RFID双接口标签内部的寄存器和特定状态机的通信信令，以允许I2C命令从NFC/RFID读取器直通到I2C从设备，这有助于使得：
应用(装置)成本降低；
应用功耗降低；
应用开发简化；
应用维护减少和简化；
应用尺寸减小。
根据特定实施例：
内部缓冲器(易失性存储器，类似FIFO)被嵌入双接口NFC/RFID标签中。缓冲器是半双工的，并且一次只能由一侧访问。
在双接口NFC/RFID标签中增加了I2C/RF直通状态机。状态机控制I2C总线的SCL时钟和SDA数据信号。
增加一些控制寄存器来处理RF与I2C之间交换信令。
NFC/RFID读取器通过RF命令向NFC/RFID标签指示要读取的I2C字节数目。NFC/RFID标签可以通过从要读取的字节数目中进行扣除(或读取第一个I2C命令字节的最后一位)来检测I2C命令的性质(读取或写入)。
还可以通过使用特定的专用RF命令(例如，用于I2C读取命令的特定命令和用于I2C写入命令的另一特定命令)来检测I2C命令(读取或写入)的性质。
NFC/RFID读取器通过RF命令的数据有效载荷向NFC/RFID标签发送I2C命令数据字节。它们被存储在缓冲器中。I2C信令位不被包括在内。
一旦I2C命令数据字节被写入缓冲器中，状态机就将这些字节从缓冲器发送到I2C总线，增加适当的I2C信令位。
I2C时钟可以由应答器内部的内部振荡器生成，或者可以从RF信号(例如，由读取器发送的13.56MHz信号)中获得。
如果要在I2C总线上读取数据字节作为回报(I2C读取命令)，则状态机读取数据字节并且将它们存储在缓冲器中。状态机正在管理I2C信令位的读取/写入。
I2C主状态机也不断读取确认位，并且将该值存储在易失性存储器位中。
NFC/RFID读取器正在轮询NFC/RFID标签，以检查I2C事务是否完成。
一旦I2C事务完成，NFC/RFID读取器就读取确认位值和缓冲器的内容，如果期望任何I2C回答的话。
根据适用于SPI类型的有线接口的本发明的实施例，提出了以下特征：
基于TX和RX缓冲器、移位寄存器、状态机和几个寄存器，在NFC/RFID双接口标签中实现SPI直通功能，以便消除对微控制器的需求。
NFC/RFID读取器可以代替微控制器用作应用的SPI主设备。
在NFC/RFID标签中，半双工交换机制允许从NFC/RFID接口和SPI接口交换消息。
可以在有线(SPI)接口侧实现半双工或全双工消息交换。
在NFC/RFID标签中，两个易失性存储器(SRAM)缓冲来自NFC/RFID接口的SPI Tx字节和到NFC/RFID接口的Rx字节。
状态机从Tx缓冲器中读取SPI Tx字节数据，并且在SPI总线上发送它们，同时通过移位寄存器在同一时间从从设备接收Rx字节。
状态机管理时钟和从设备选择信号。
特别地，使用全双工缓冲器或使用半双工SPI模式，通过NFC/RFID双接口标签内部的寄存器和特定状态机的通信信令以，允许SPI命令从NFC/RFID读取器直通到SPI从设备，这有助于使得：
应用(装置)成本降低；
应用功耗降低；
应用开发简化；
应用维护减少和简化；
应用尺寸减小。
根据特定实施例：
内部发送(Tx)缓冲器(易失性存储器，类似FIFO)被嵌入双接口NFC/RFID标签中。缓冲器是半双工的，并且一次只能由一侧访问；
内部接收(Rx)缓冲器(易失性存储器，类似FIFO)被嵌入双接口NFC/RFID标签中。缓冲器是半双工的，并且一次只能由一侧访问；
一个字节的移位寄存器被嵌入双接口NFC/RFID标签中。该移位寄存器用于以全双工方式在SPI总线上发送和接收数据；
双接口NFC/RFID标签中增加了SPI/RF直通状态机部件。状态机部件控制SPI总线的时钟、MISO和MOSI数据信号、以及来自/去往Tx缓冲器和Rx缓冲器和移位寄存器的数据的传输；
增加了一些控制寄存器来处理RF与SPI之间的交换信令(SPI准备发送，SPI发送完成)；
NFC/RFID读取器通过RF命令向NFC/RFID标签指示交换的SPI字节数目；
NFC/RFID读取器通过RF命令的数据有效载荷写入要被发送到NFC/RFID标签的SPI数据字节，它们被存储在Tx缓冲器中；
一旦SPI数据字节被写入Tx缓冲器中，状态机就将从设备选择引脚置于低电平，以选择SPI从设备，并且通过移位寄存器将这些字节从Tx缓冲器发送到SPI总线；
同时，状态机从SPI从设备中读取移位寄存器中的读取数据，并且将读取到的字节存储在Rx缓冲器中；
一旦所有请求的字节被发送到SPI总线或从SPI总线接收，状态机就会升高从设备选择线以取消对SPI从设备的选择。
NFC/RFID读取器正在轮询NFC/RFID标签，以检查SPI事务是否完成。
一旦完成SPI事务，NFC/RFID读取器就读取Rx缓冲器以获得SPI从设备应答。
附图说明
本发明的其他优点和特征将出现在下面的详细描述和附图中，这些不是限制性的，其中：
图1，示出了现有技术，已经被描述；
图2-图25示出了本发明的使用I2C总线的实施例；以及
图26-图52示出了本发明的使用SPI总线的实施例。
具体实施方式
如图2所示，其示出了根据本发明的系统SYS的示例，NFC/RFID读取器RD可以代替微控制器用作应用或装置APP的I2C主设备。
换句话说，读取器RD被配置为通过NFC/RFID双接口应答器(或标签)TG的非接触式接口INT1与装置APP的从设备模块D1-D4直接通信，即不经过任何微控制器。
虽然读取器RD没有直接连接到I2C总线BS，但是读取器RD可以被认为实际上是应用的主设备或I2C总线上的主设备，因为它在RF帧内发起命令，并且这些命令将被转换成与I2C协议一致的I2C总线上的I2C命令。
标签的I2C接口INT2(其实际上连接到I2C总线BS)是主设备接口。
因此，也可以说，通过I2C主设备接口INT2，读取器是总线BS上的主设备。
如图3所示，根据本发明的NFC/RFID双接口应答器(或标签)的示例集成了：
RF非接触式接口INT1；
I2C接口INT2；
非易失性存储器NVM，例如EEPROM；
第一易失性存储器部件，像缓冲器BF(FIFO)一样，用于存储I2C字节；
第二易失性存储器部件，包括多个寄存器，例如以下寄存器：
寄存器RGW，用于存储要写入的I2C字节数目；
寄存器RGD，用于存储要读取的I2C字节数目；
寄存器RGC(包含一位)，用于发信令通知缓冲器BF中存在I2C命令；
寄存器RGR(包含一位)，用于发信令通知缓冲器BF中存在I2C响应；
寄存器RGK(包含一位)，用于记录Ack位值。该寄存器RGK在读取时被重置。
状态机SM1，用于RF直通控制
状态机SM2，用于I2C直通控制。
这种标签TG可以例如通过集成电路或芯片(例如来自STMicroelectronics(意法半导体)具有引用ST25的集成电路家族的集成电路)来实现。
I2C协议为本领域技术人员所熟知，并且可以在I2C规范中找到。I2C协议的一些特征现在被提醒。
I2C总线使用两条线：串行数据(SDA)和串行时钟(SCL)。
所有I2C主设备和从设备都仅与这两条线连接。
用作主设备的设备生成总线时钟并且发起总线上的通信，其他设备是从设备并且响应于总线上的命令。
为了与特定设备通信，每个从设备必须具有在总线上唯一的地址。
I2C主设备不需要地址，因为没有其他(从)设备向主设备发送命令。
信号SCL和SDA都是双向的。
对于每个时钟脉冲，传输一位数据。仅当SCL信号为低电平时，SDA信号才能改变。当时钟为高电平时，数据应该是稳定的。
主设备所发起的每个I2C命令都以START(开始)条件开始，并且以STOP(停止)条件结束。对于两种情况，SCL必须为高电平。SDA从高到低的转变被认为是START，而从低到高的转变被认为是STOP。
在开始条件之后，总线被视为繁忙。
在开始条件之后，主设备可以生成重复的开始。这相当于正常的开始，并且后面通常跟随从设备I2C地址。
图4、图5和图6(摘自I2C规范6.0版，2014年4月4日)示出了I2C协议的特征。
如图4所示，I2C总线上的数据以8位分组(字节)的形式传输。对于字节数目没有限制，然而，每个字节后面必须跟随来自从设备的确认位ACK。该位ACK发信令通知从设备是否准备好继续下一字节。对于所有数据位和确认位ACK，主设备必须生成时钟脉冲。如果从设备不确认传输，这意味着没有更多数据，或者设备尚未准备好传输。主设备必须生成停止条件或重复的开始条件。
首先用最高有效位(MSB)传输数据。如果从设备在执行某个其他功能(例如提供内部中断服务)之前无法接收或发送另一完整字节的数据，则它可以保持时钟线SCL低电平(LOW)，以迫使主设备进入等待状态。然后，当从设备准备好接收另一字节的数据并且释放时钟线SCL时，数据传输继续。
如图5和图6所示，总线上的每个从设备都应该具有唯一的7位地址。
通信从开始条件开始，然后是7位从设备地址和数据方向位R/W。
如果该位R/W为0(图5)，则主设备将向从设备写入。否则，如果数据方向位R/W为1，则主设备将从从设备中读取(图6)。
在发送从设备地址和数据方向位R/W之后，主设备可以继续读取或写入。
通信以停止条件结束，停止条件还发信号通知I2C总线是空闲的。
如果主设备需要与其他从设备通信，它可以用另一从设备地址生成重复的开始，而不生成停止条件。
如果主设备仅向从设备写入，则数据传输方向不会改变(图5)。从设备接收器确认每个字节。
如果主设备仅需要从从设备中读取，则它简单地以R/W位设置为读取来发送I2C地址。此后，主设备开始读取数据(图6)。
在第一次确认的时刻，主设备发送器变成主设备接收器，并且从设备接收器变成从设备发送器。该第一次确认A仍然由从设备生成。主设备生成后续确认。STOP条件由主设备生成，主设备在STOP条件之前发送否定确认(not-acknowledge)。
图7-图11解释了将字节写入从设备模块的过程的连续步骤的示例，这些字节由读取器RD发送以便被发送到装置APP的从设备模块。
如图7所示，NFC/RFID读取器RD向NFC/RFID标签发送(步骤S7)RF命令700，以对要读取的I2C字节数目进行编程。
RF命令700具有符合所使用的RF协议的常规结构，并且要读取的I2C字节数目被包括在RF命令700的数据有效载荷中。
这里，要读取的I2C字节数目的值等于0，因为在I2C总线上没有要读取的字节。
要读取的I2C字节数目由状态机SM1(RF直通控制)从RF命令中提取，并且还由状态机SM1(RF直通控制)写入寄存器RGD。
寄存器RGC和寄存器RGR包含值0，而寄存器RGK包含值1。
如图8所示，NFC/RFID读取器RD向NFC/RFID标签发送(步骤S8)RF写入命令800。
该RF命令800包含要写入在I2C总线上的I2C字节以及意图接收这些I2C字节的从设备模块的I2C从设备地址。
I2C从设备地址和I2C字节形成意图传递给I2C总线的完整I2C消息，但没有I2C信令信息，即，这里没有开始和停止条件。
I2C从设备地址(其为第一个字节)包括被设置为“写入”的R/W位。
这将切换(toggle)寄存器RGC的“缓冲器中的I2C命令”位。
换句话说，寄存器RGC被状态机SM1(RF直通控制)设置为1。
状态机SM1(RF直通控制)将I2C字节x存储到缓冲器BF中，并且用字节的I2C数目x来更新寄存器RGW，以写入指定的从设备模块中。
如图9所示，I2C直通状态机SM2从缓冲器BF中读取I2C字节，并且通过I2C总线将它们发送到对应的从设备模块，增加信令条件(开始和停止条件)。
这将切换寄存器RGC的“缓冲器中的I2C命令”位。
换句话说，寄存器RGC被状态机SM2重置为0。
I2C直通状态机SM2从I2C总线中读取由I2C从设备模块发送的确认位，并且将值0存储在“Ack”寄存器位RGK中。
如图10所示，NFC/RFID读取器RD向NFC/RFID标签发送(步骤S10)RF读取命令1000，以检查I2C操作是否终止(轮询)。
一旦接收到该RF读取命令1000，RF状态机SM1就读取包含在寄存器RGC中的“缓冲器中的I2C命令”位。
该位的值经由RF响应1001被发送到读取器RD，该RF响应1001具有符合所使用的RF协议的常规结构。
如果该位的值为0，则I2C写入操作结束。
如图11所示，NFC/RFID读取器RD向NFC/RFID标签发送(步骤S11)RF读取命令1100，以读取包含在寄存器RGK中的确认位值，从而检查I2C写入操作是否成功。如果确认位值为0，则写入操作成功。
更准确地，该RF命令1100由RF状态机SM1处理，该RF状态机SM1读取包含在寄存器RGK中的值，经由RF响应1101将其发送到读取器RD，并且将寄存器RGK的值重置为值1。
图12-图17解释了将字节读取到装置APP的从设备模块中以便发送到NFC/RFIG读取器RD的读取过程的连续步骤的示例。
如图12所示，NFC/RFID读取器RD向NFC/RFID标签发送(步骤S12)RF命令1200，以对要在I2C总线上读取的I2C字节数目X进行编程。X的值大于0(要在I2C总线上读取的某字节)。
RF命令1200具有符合所使用的RF协议的常规结构，并且要读取的I2C字节数目X被包括在RF命令700的数据有效载荷中。
这个要读取的I2C字节数目X由状态机SM1(RF直通控制)从RF命令中提取，并且还由状态机SM1(RF直通控制)写入寄存器RGD。
寄存器RGC和寄存器RGR包含值0，而寄存器RGK包含值1。
如图13所示，NFC/RFID读取器RD向NFC/RFID标签TG发送(步骤S13)写入命令1300。
该RF命令1300包含意图被读取的从设备模块的I2C从设备地址。
I2C从设备地址形成意图传递给I2C总线的完整I2C消息，但没有I2C信令信息，即这里没有开始和停止条件。
I2C从设备地址包括设置为“读取”的R/W位。
这将切换寄存器RGC的“缓冲器中的I2C命令”位。
换句话说，寄存器RGC被状态机SM1(RF直通控制)设置为1。
状态机SM1(RF直通控制)将I2C从设备地址存储到缓冲器BF中。
如图14所示，I2C直通状态机SM2从缓冲器BF中读取I2C从设备地址字节，并且通过I2C接口INT2通过I2C总线来发送它，增加信令信息(开始条件和确认位Ack)。
这将切换寄存器RGC的“缓冲器中的I2C命令”位。
换句话说，寄存器RGC被状态机SM2重置为0。I2C直通状态机SM2从I2C总线读取确认位Ack，并且将值0存储在“Ack”寄存器位RGK中。
I2C直通状态机从I2C总线读取从1到X的所有字节，将它们存储在缓冲器BF中，并且发送Ack、Nack和停止条件。
这将切换寄存器RGR的“I2C响应缓冲器”位。
换句话说，寄存器RGR被状态机SM2设置为1。
如图15所示，NFC/RFID读取器RD向NFC/RFID标签TG发送(步骤S15)读取命令1500，以检查I2C操作是否终止(轮询)。
在接收到该RF读取命令1500时，RF状态机SM1读取包含在寄存器RGR中的“缓冲器中的I2C响应”位。
该位的值经由RF响应1501被发送到读取器RD，该RF响应1501具有符合所使用的RF协议的常规结构。
如果该位的值为1，则读取操作结束。
如图16所示，NFC/RFID读取器RD向NFC/RFID标签发送(步骤S16)读取命令1600，以读取包含在寄存器RGK中的确认位值，从而检查从设备模块选择操作是否成功。
如果确认位值为0，则从设备模块选择操作成功。
更准确地，该RF命令1600由RF状态机SM1处理，该RF状态机SM1读取包含在寄存器RGK中的值，经由RF响应1601将其发送到读取器RD，并且将寄存器RGK的值重置为值1。
如图17所示，NFC/RFID读取器RD向NFC/RFID标签TG发送(步骤S17)读取命令1700，以读取包含在缓冲器BF中的I2C字节响应。
更准确地，该RF命令1700由RF状态机SM1处理，RF状态机SM1然后在RF响应1601的有效载荷数据中将I2C字节1-I2C字节X发送到读取器RD，并且将寄存器RGR的值切换到值0。
从与图7-图17相关的解释中可以看出，寄存器RGD、RGW、RGC、RGR、RGK包含控制(也称为配置)数据(一个或几个位)，该控制数据允许例如确定要执行的操作的存在或不存在、操作的类型(写入或读取操作)或操作的状态(例如终止)或操作的结果(例如成功)。
那些控制寄存器：
-由RF状态机SM1在接收到读取器所发送的RF命令(请求)时读取和/或写入，或者
-由I2C状态机SM2读取和/或写入。
更准确地，寄存器RGD、RGW和RGC由RF状态机SM1写入。
例如，如果寄存器RGC包含值0，则这意味着没有I2C命令要由I2C状态机SM2执行。
如果寄存器RGC包含值1，则这意味着有I2C命令要由I2C状态机SM2执行，该命令是写入操作或读取操作。
操作的类型(读取或写入)由寄存器RGD和RGW的内容确定。
更准确地，如果寄存器RGD中包含的值为空(nul)，并且寄存器RGW中包含的值不为空，则读取器所请求的操作是写入操作。
如果寄存器RGW中包含的值为空，并且寄存器RGD中包含的值不为空，则读取器所请求的操作是读取操作。
寄存器RGW和寄存器RGD也由状态机SM2读取，以知道要在指定的从设备模块中写入或读取的字节数目。
寄存器RGC也由状态机SM2读取，以知道命令是否要在总线上执行，并且当命令的执行已经开始时，也由状态机SM2写入。
寄存器RGC也由状态机SM1根据读取器的请求来读取，以知道所请求的命令的执行是否终止。
寄存器RGR由状态机SM2写入，以指示读取的字节被存储在缓冲器BF中，并且寄存器RGR也由状态机SM1根据读取器的请求来读取，以检查I2C读取操作是否终止。
寄存器RGK(例如，被初始设置为1)由状态机SM2在接收到Ack位时写入，由状态机SM1根据读取器RD的请求来读取，以检查读取或写入操作是否成功，并且由状态机SM1重置为1。
在这些控制数据当中，包含在寄存器RGD和RGW中的数据是在由读取器发送的命令的数据有效载荷内发送的或从由读取器发送的命令的数据有效载荷得出的第一控制数据，并且第一控制数据限定来自读取器的命令是指定的从设备模块中的写入操作还是读取操作。
包含在寄存器RGC中的数据是限定在所述总线上要被执行的操作的存在或不存在的控制数据。
包含在寄存器RGC中的数据也是指示由读取器请求的写入操作的执行是否终止的控制数据，并且包含在寄存器RGR中的数据是指示由读取器请求的读取操作的执行是否终止的控制数据。
包含在寄存器RGR中的数据也是指示由读取器请求的读取操作的结果是否被存储在应答器中的控制数据。
包含在寄存器RGK中的数据是指示由读取器请求的读取或写入操作是否成功的控制数据。
图18详细说明了RF直通状态机SM1的示例，并且图19详细说明了I2C直通状态机SM2的示例，两个示例都允许实现图7-图17中公开的步骤。
图20-图25示出了根据本发明使用I2C总线和非接触式应答器或标签(例如，意法半导体公司内具有为包含本发明的部件而修改的集成电路的引用ST25DV的标签或非接触式应答器)的装置的示例。
更准确地，图20示出了没有MCU(微控制器)的传感器2000。图21示出了门锁2100。图22示出了GPI/O扩展2200。图23示出了没有MCU的模拟传感器2300。图24示出了没有MCU的电子标记2400。图25示出了非常大的存储器标签2500。
实施例不限于上述示例，而是可以扩展到其他RFID技术：UHF(ISO18000-6、ISO18000-63、EPC第二代)。
此外，本发明可以扩展到其他总线协议。
另一可能的协议的示例是SPI(串行外围接口)(半双工传输或全双工传输)，现在将更详细地解释。
如图26所示，其示出了根据本发明的系统SYS1的示例，NFC/RFID读取器RD1可以代替微控制器用作应用或装置APP1的SPI主设备。
换句话说，读取器RD1被配置为通过NFC/RFID双接口应答器(或标签)TG1的非接触式接口INT10与装置APP1的从设备模块D10-D40直接通信，即不经过任何微控制器。
虽然读取器RD1没有直接连接到SPI总线BS1，但是读取器RD1可以被认为实际上是应用的主设备或SPI总线上的主设备，因为它在RF帧内发起命令，并且这些命令将在与SPI协议一致的SPI总线上被转换成SPI命令。
标签的SPI接口INT20(其实际上连接到SPI总线BS1)是主设备接口。
因此，也可以说读取器是总线BS1上通过SPI主设备接口INT20的主设备。
如图27所示，根据本发明的NFC/RFID双接口应答器(或标签)TG1的示例集成了：
第一易失性存储器部件，包括存储要发送的SPI字节的发送(Tx)缓冲器(FIFO)BFT和存储接收到的SPI字节的接收(Rx)缓冲器(FIFO)BFR；
第二易失性存储器部件，包括多个寄存器，例如以下寄存器：
寄存器RGCF，用于存储SPI配置(时钟相位/极性、时钟速度、位次序、全/半双工传输模式)；
寄存器(计数器)DCNT，用于存储要发送和接收的SPI字节总数；
寄存器(计数器)TXCNT，用于存储在半双工传输模式下要发送的字节数目；
移位寄存器SR，用于以全双工方式存储发送和接收到的数据；
寄存器RGRT，用于存储发信令通知SPI准备发送(Tx缓冲器已被填充)的位；
寄存器RGTC，用于存储发信令通知SPI发送/接收完成(Tx缓冲器BFT已被清空，Rx缓冲器BFR已被填充)的位；
第一状态机SM10，用于非接触式(RF)直通控制；
第二状态机SM20，用于SPI直通控制。
SPI协议是本领域技术人员熟知的。
此后，结合图28-图30提醒SPI协议的一些特征。
如图28所示，主设备通过4条(在全双工传输模式下)或更多条线连接到一个或多个从设备：
SCLK：时钟
MOSI：主设备输出从设备输入，用于向从设备发送数据
MISO：主设备输入从设备输出，用于从从设备接收数据
SS：从设备选择线(低电平有效，用于选择从设备)。
在半双工传输模式(所谓的3线模式)下，数据在同一条线上被发送和接收(MOSI＝MISO)。
如上所述，SPI可以被设置为与单个主设备和单个从设备一起操作，并且其可以被设置有由单个主设备控制的多个从设备。存在两种方式将多个从设备连接到主设备。如果主设备具有多个从设备选择引脚，则从设备可以被并联连线。如果仅一个从设备选择引脚可用，则从设备可以是菊花链形式的。
时钟信号SCLK使来自主设备的数据位的输出与从设备的位采样同步。在每个时钟周期中传输一位数据，因此数据传输速度由时钟信号的频率确定。SPI通信始终由主设备发起，因为主设备配置并生成时钟信号。
主设备可以通过将从设备的SS线设置为低电压电平来选择要与哪个从设备通话。在空闲的非发送状态下，从设备选择线保持在高电压电平。
主设备通过MOSI线串行地、逐位地向从设备发送数据。从设备在MOSI引脚处接收从主设备发送的数据。从主设备发送到从设备的数据通常而非强制地以最高有效位(MSB)优先的方式发送。
从设备也可以串行地通过MISO线将数据发送回主设备。从从设备发送回主设备的数据通常以最低有效位(LSB)优先的方式发送。
数据仅在SS低电平期间有效。
如图29所示，基于移位寄存器中的数据交换，SPI总线是全双工的。
来自主设备移位寄存器的位被推入从设备移位寄存器中。
来自从设备移位寄存器的位同时被推入主设备移位寄存器中。
如图30所示，数据在SCLK上被采样，其中相位CPHA和极性CPOL均可配置。
更准确地，可以使用时钟极性和时钟相位的属性来修改SPI中的时钟信号SCLK。这两个属性共同限定了位何时被输出以及何时被采样。时钟极性可以由主设备来设置，以便在时钟周期的上升沿或下降沿输出和采样位。时钟相位可以被设置用于在时钟周期的第一个边沿或第二个边沿上发生输出和采样，而不管该边沿是上升还是下降。
SPI数据传输的步骤如下：
主设备输出时钟信号；主设备将SS引脚切换到低电压状态，这激活从设备；主设备沿着MOSI线向从设备一次发送一位数据。从设备在接收到位时读取它们；如果需要响应，则从设备沿着MISO线向主设备一次返回一位数据。主设备在接收到位时读取它们。
图31至图36示出了根据本发明的由系统SYS1实施的SPI全双工传输模式的示例。
如图31所示，NFC/RFID读取器RD1向NFC/RFID标签发送(步骤S31)RF写入命令3100，以通过将SPI配置写入SPI配置寄存器RGCF来配置SPI总线。
SPI配置包含以下信息：
CLKPOL：要使用的时钟极性，
CLKPH：要使用的时钟相位，
CLK频率：要使用的时钟频率，
位极性：用于选择移位寄存器是发送MSB优先还是LSB优先的数据，
全/半双工模式选择(这里是全双工模式)。
RF命令3100具有符合所使用的RF协议的常规结构，并且配置信息被包括在RF命令3100的数据有效载荷中。
该配置信息由状态机SM10(RF直通控制)从RF命令中提取，并且也由状态机SM10(RF直通控制)写入寄存器RGCF。
寄存器RGRT和寄存器RGTC包含0值。
如图32所示，NFC/RFID读取器RD1向NFC/RFID标签TG1发送(步骤S32)RF写入命令3200。
该RF命令3200包含要在SPI总线上发送的SPI字节。
这将切换寄存器RGRT的“SPI准备发送”位
换句话说，寄存器RGRT被状态机SM10(RF直通控制)设置为1。
状态机SM10(RF直通控制)用要在SPI总线上发送的字节数目X来更新计数器DCNT，并且将要发送的X个SPI字节写入Tx缓冲器。
如图33所示，一旦寄存器RGRT中包含的SPI发送(Tx)准备位被设置为1，则SPI直通状态机SM20就会这样做(步骤S33)：
通过将SS线设置为低电平来选择从设备，
将SPI字节从Tx缓冲器BFT复制到移位寄存器SR，并且在MOSI线上将它们发送到从设备，
从从设备中读取MISO线，并且将从移位寄存器SR接收到的SPI字节复制到Rx缓冲器BFR，
减少SPI数据计数器DCNT并且循环，直到它为空。
如图34所示，一旦所有Tx字节被发送，SPI直通状态机SM20就将寄存器RGTC的SPI接收(Rx)完成位设置为1(步骤S34)，并且将寄存器RGRT的SPI准备发送位清零。
Rx缓冲器BFR现在包含所有接收到的字节。
Tx缓冲器为空(SPI数据计数器DCNT为空)。
SS线被设置为高电平，以取消对SPI从设备的选择。
如图35所示，NFC/RFID读取器RD1向NFC/RFID标签TG1发送(步骤S35)RF读取命令3500，以读取寄存器RGTC中包含的“SPI接收完成”位，从而检查SPI操作是否终止。如果值为1，则SPI写入操作结束。
更准确地，该RF命令3500由RF状态机SM10处理，RF状态机SM10读取包含在寄存器RGTC中的值，并且经由RF响应3501将其发送给读取器RD1。
如图36所示，NFC/RFID读取器RD1向NFC/RFID标签TG1发送(步骤S36)读取命令3600，以读取Rx缓冲器BFR中的SPI接收字节。
更准确地，该RF命令3600由RF状态机SM10处理，RF状态机SM10读取包含在Rx缓冲器BFR中的字节，并且经由RF响应3601将它们发送给读取器RD1。
这将切换寄存器RGTC中包含的“SPI接收完成”位。换句话说，RF状态机SM10将该位重置为0。
NFC/RFID标签TG1现在已准备好进行新的SPI传输。
图37至图44示出了根据本发明的由系统SYS1实施的SPI半双工传输的示例。
如上所述，在半双工传输(所谓的3线模式)中，数据在同一条线上被发送和接收。
SPI状态机SM20控制输出/输入引脚进/出移位寄存器SR的方向。
如图37所示，NFC/RFID读取器RD1向NFC/RFID标签TG1发送(步骤S37)RF写入命令3700，以通过将SPI配置写入SPI配置寄存器RGCF来配置SPI总线。
SPI配置包含以下信息：
CLKPOL：要使用的时钟极性，
CLKPH：要使用的时钟相位，
CLK频率：要使用的时钟频率，
位极性：用于选择移位寄存器是发送MSB优先还是LSB优先的数据，
半双工模式选择。
RF命令3700具有符合所使用的RF协议的常规结构，并且配置信息被包括在RF命令3700的数据有效载荷中。
该配置信息由状态机SM10(RF直通控制)从RF命令中提取，并且也由状态机SM1(RF直通控制)写入寄存器RGCF。
寄存器RGRT和寄存器RGTC包含值0。
如图38所示，NFC/RFID读取器RD1向NFC/RFID标签TG1发送(步骤S38)RF写入命令3800。
该RF命令3800包含要在SPI总线上发送的SPI字节数目。
状态机SM10(RF直通控制)用要在SPI上发送的字节数目来更新计数器TXCNT。
要发送的字节数目对应于将从主设备发送到从设备的字节数目。在此期间，SPI数据线被配置为输出。一旦字节的该数目已经被发送，SPI线就被配置为输入，以接收由SPI数据计数器寄存器DCNT计数的剩余数目的字节。
如图39所示，NFC/RFID读取器RD1向NFC/RFID标签TG1发送(步骤S39)RF写入命令3900。
该RF命令3900包含要在SPI总线上发送的SPI字节。
这将切换寄存器RGRT的“SPI准备发送”位。
换句话说，寄存器RGRT被状态机SM10(RF直通控制)设置为1。
状态机SM10(RF直通控制)将要在SPI总线上发送的SPI字节写入Tx缓冲器BFR，并且用Tx缓冲器BFT中存储的字节数目来更新计数器DCNT。这表示在输出和输入中通过SPI总线的字节总数。
NFC/RFID读取器RD1必须放入“伪”Tx字节，以反映输出和输入中发送的字节总数。
如图40所示，一旦寄存器RGRT中包含的SPI Tx准备位被设置为1，SPI直通状态机SM20就会这样做(步骤S40)：
通过将SS线设置为低电平来选择从设备，
将SPI字节从Tx缓冲器BFT复制到移位寄存器SR，并且在MOSI线上将它们发送到从设备，
减少SPI数据计数器DCNT并且循环，直到计数器TXCNT为空。
如图41所示，一旦所有Tx字节被发送，SPI直通状态机SM20就将SPI数据线设置为输入(步骤S41)，并且开始接收Rx字节4100。
更准确地，状态机SM20从从设备中读取线，并且将从移位寄存器SR接收到的SPI字节复制到Rx缓冲器BFR，并且减少SPI数据计数器DCNT并且循环，直到它为空。
如图42所示，一旦所有Tx字节被发送，SPI直通状态机SM20就将寄存器RGTC的SPI接收完成位设置为1(步骤S42)，并且将寄存器RGRT的SPI准备发送位清零。
Rx缓冲器BFR现在包含所有接收到的字节。
Tx缓冲器为空(SPI数据计数器DCNT为空)。
SS线被设置为高电平，以取消对SPI从设备的选择。
如图43所示，NFC/RFID读取器RD1向NFC/RFID标签TG1发送(步骤S43)RF读取命令4300，以读取寄存器RGTC中包含的“SPI接收完成”位，从而检查SPI操作是否终止。如果值为1，则SPI写入操作结束。
更准确地，该RF命令4300由RF状态机SM10处理，RF状态机SM10读取包含在寄存器RGTC中的值，并且经由RF响应4301将其发送给读取器RD1。
如图44所示，NFC/RFID读取器RD1向NFC/RFID标签TG1发送(步骤S44)读取命令4400，以读取Rx缓冲器BFR中的SPI接收字节。
更准确地，该RF命令4400由RF状态机SM10处理，RF状态机SM10读取包含在Rx缓冲器BFR中的字节，并且经由RF响应4401将它们发送给读取器RD1。
这将切换寄存器RGTC中包含的“SPI接收完成”位。换句话说，RF状态机SM10将该位重置为0。
NFC/RFID标签TG1现在已准备好进行新的SPI传输。
从与图31-图44相关的解释中可以看出，寄存器RGCF、RGRT、RGTC、DCNT、TXCNT包含控制(也称为配置)数据(一个或几个位)，该控制数据允许例如确定SPI配置，或者指示“准备发送”状态或操作状态(例如终止)或要发送的字节数目。
那些控制寄存器：
-由RF状态机SM10在接收到由读取器发送的RF命令(请求)时读取和/或写入，或者
-由SPI状态机SM20读取和/或写入。
更准确地，寄存器RGCF、RGRT、DCNT、TXCNT和RGTC由RF状态机SM10写入。
例如，如果寄存器RGRT包含值0，则这意味着没有SPI命令要由SPI状态机SM20执行。
如果寄存器RGRT包含值1，则这意味着有SPI命令要由SPI状态机SM20执行。
在SPI总线上发送的字节数目由寄存器DCNT的内容确定，并且最终由TXCNT确定。
在这方面，寄存器DCNT和TXCNT也由状态机SM20读取。
寄存器RGRT也由状态机SM20读取，以知道命令是否要在总线上被执行，并且当命令的执行终止时，也由状态机SM20写入。
当命令的执行终止时，寄存器RGTC由SPI状态机SM20写入，并且根据读取器的请求由状态机SM10读取，以知道所请求的命令的执行是否终止。
该寄存器RGTC也由状态机SM10重置。
在这些控制数据当中，包含在寄存器RGCF、DCNT和TXCNT中的数据是在由读取器发送的命令的数据有效载荷内发送的控制数据或从由读取器发送的命令的数据有效载荷中得出的第一控制数据。
图45详细说明了RF直通状态机SM10的示例，并且图46详细说明了SPI直通状态机SM20的示例，两个示例都允许实现图31-图44中公开的步骤。
图47-图52示出了根据本发明的使用SPI总线和非接触式应答器或标签(例如，意法半导体公司内具有为包含本发明的部件而修改的集成电路的引用ST25DV的标签或非接触式应答器)的装置的示例。
更准确地，图47示出了没有MCU的传感器4700。图48示出了门锁4800。图49示出了GPI/O扩展4900。图50示出了没有MCU的模拟传感器5000。图51示出了没有MCU的电子标记5100。图52示出了非常大的存储器标签5200。
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