借力多功能测试平台 NFC开发商克服量测挑战

　　市场上对于NFC技术的认证或检验程序很多，传统测试平台已无法满足不同的测试需求。开发人员需要一套具备高度准确性的多功能测试平台，该平台须整合多元功能，如NFC装置模拟、协定编码/解码、讯号撷取分析等，以提高测试效率并加速NFC装置的研发时程。

　　近距离无线通讯(NFC)技术是基于标准的短距通讯技术，它整合了无线射频识别(RFID)技术，以及行动通讯装置(如智慧型手机、平板电脑、电子阅读器)和无线网路基础设施。采用NFC技术的行动装置可透过触碰或是让两个装置彼此靠近的方式建立无线通讯，NFC装置也可以和未供电的NFC晶片或标签(Tag)进行通讯。

　　NFC标准基于现有的13.56MHz短距、高频(HF)标准，包括NFC论坛(NFC Forum)非营利产业协会所制订的标准。该技术可在最远10公分的距离内，以高达848kbit/s的资料交换速率，透过三种模式运作：点对点、晶片卡模拟和读/写模式。NFC与最新的免接触式RFID技术相容，并且弥补了蓝牙(Bluetooth)和无线区域网路(Wi-Fi)技术的不足。

　　近来许多主流电子装置正广泛采用NFC技术。不久的将来，数以百万计的消费性电子产品都将使用NFC装置，以便与其他NFC基础设施进行沟通，达到运输、零售、医疗、支付、娱乐、存取控制、资讯收集和交流的目的。

　　为确保产品顺利问市，相容性和互通性测试必不可缺。某些产业组织，如NFC论坛，已开发技术和测试规格，让开发人员能够顺利地测试和验证他们所开发出的NFC装置(图1)。

　　图1 最新NFC论坛规格支援多种运作模式，包括点对点、晶片卡模拟，以及读取/写入等

　　传统NFC测试系统复杂　多功能测试平台应运而生

　　NFC技术让不同行动装置能够透过简单的触碰进行非接触式通讯，大幅简化消费者进行交易、交换数位内容和连接电子装置的流程。同时，它也开启了行动应用的新篇章，并且展现了新的应用情境，包含从行李追踪和个人身分识别，到电子支付和行动RFID。然而，要获得这些好处，行动装置开发人员须在研发到最终认证的整个产品开发过程中，迅速而准确地测试其NFC装置，以便在产品上市之前，确保其正常运作和互通性。

　　测试NFC元件或装置时，必须同时执行类比(即RF)和数位(即通讯协定)测试。执行类比测试时，开发人员须量测功率位准、波形品质、频率准确度与调变;而数位测试则须验证低层协定交换、链路时序和讯框，以及更高的协定层，如逻辑链路控制协定(LLCP)和简单NDEF交换协定(SNEP)等。此外，针对不同的开发阶段，开发人员须采取不同的测试策略(图2)。更麻烦的是，NFC元件开发人员必须兼顾传统的非接触式标准和NFC论坛的规格，以及NFC技术标准的无线介面规格。传统的测试系统大多都须要借助外部仪器来配置测试平台，以便满足所有这些不同的测试需求，造成测试系统变得超级复杂，开发人员很难快速学会操作，因而增加成本并降低投资回报。此外，随着NFC技术不断增强，全新的认证和相符性检验程序也应运而生，使得现有的测试平台必须加以修改，开发人员也须重新学习新的操作。

　　图2 各个不同的NFC开发阶段需要不同的测试策略

　　为了准确、经济有效且快速地处理NFC技术及相关标准所衍生的复杂性和测试挑战，开发人员使用的测试系统须配备高度准确性且易于配置的多功能测试工具。这些工具必须能够在产品开发的所有阶段，执行NFC标准所规范的每一项射频和协定量测，并能灵活地加以调整，以便因应持续发展中的NFC标准。这类测试系统还须具备丰富的特性和功能，例如NFC装置(支援阅读器和标签功能)模拟器;讯号产生/撷取/分析能力、协定编码/解码能力、相符性特色、自动定位工具，以及量测不确定性等项目。

　　多功能测试工具　加速NFC产品开发周期

　　市面上已有厂商为NFC制造商和测试实验室开发RIDER HF测试系统，具有前述的功能与特性，可在所有产品开发阶段提供NFC技术研发和相符性测试功能，是公认的NFC论坛认证工具。不同于其他测试系统须要透过外部仪器来配置完整的测试系统，RIDER测试系统由T1141A RFID高频测试仪、控制电脑和必要的测试介面所组成，是体积轻巧的单机式解决方案，内含所有必要的量测工具;还可添加自动定位机器人，以便符合NFC论坛规格所要求的准确、自动定位测试介面。

　　RIDER测试系统可执行目前高频NFC和RFID技术标准所涵盖的大多数RF和协定量测，例如NFC论坛的数位协定、类比、LLCP和SNEP规格;ISO的NFC标准(SO/IEC 14443和ISO/IEC 18092)以及ISO的RFID高频标准(SO/IEC 18000-3和ISO/IEC 15693)用者也可建立并自动执行自己的测试案例，甚至还可模拟NFC和RFID装置。

　　RIDER测试系统有两种型号可供选择：T3111S RFID高频相符性测试系统和T3121S RFID高频研发测试系统。这两款机型均配备必要的硬体元件，以便管理透过不同的测试介面所接收到的讯号，并且与控制个人电脑(PC)中安装的测试应用软体互动以进行相关运作。

　　其中Test Manager可当作使用者介面和专案管理工具使用，藉以自动控制并执行测试案例，并且自动产生报告，以便在进行射频和相符性测试时评估测试成效。 Virtual Panel应用软体介面方便使用者研究并分析来自待测装置(DUT)讯号，在研发阶段准备认证样品时，这是非常实用的功能(图3)。此外，Virtual Panel让使用者能在开发过程中尽早发现错误，以便减少除错时间和成本。

　　图3 研发用的Virtual Panel软体介面提供大量撷取选项，包括波形、波封，逻辑和协定类型讯号

　　相容性测试

　　设计人员须在开发周期的各个阶段进行NFC相符性测试，以便确认NFC元件或装置是否符合标准规范。为了减轻相符性测试的负担，T3111S测试系统可单独执行各个测试案例，也可以自动执行整批测试，其报告引擎有助于深入分析测试结果。

　　在某些状况下，开发人员可能希望测试DUT超出标准规范的特性，因此仅执行相符性测试案例是不够的。此时，开发人员须客制测试案例参数，并且制定更灵活的测试。RIDER测试系统的硬体和软体让使用者能灵活地改变测试案例参数，以便因应不同的测试状况。此外，使用者可利用其API自订测试案例。

　　NFC研发测试

　　进行研发测试时，开发人员须测试NFC装置的讯号调变、位元级编码、位元率、讯框格式、协定和指令集，同时还须验证协定指令和序列是否已正确部署。T3121S可对NFC装置、智慧卡、RFID阅读器与标签，以及在HF频段运作的RFID装置进行研发测试。利用Virtual Panel介面，使用者可在VEE、LabView、C/C++、Lab Windows/CVI，或Visual Basic等环境中，开发自己的测试应用程式。

　　透过新开发的测试平台，开发人员毋须使用外部仪器，便可撷取和分析DUT传输的讯号，并产生与DUT互动所需的讯息。T3121S提供多种模组选项，让使用者能针对其射频研发量测需求客制特殊的解决方案，或是将T3121S配置为协定分析仪或侦测仪器。举例而言，进行射频测试时，使用者可建立自己的介面和一组量测，并且配置各种不同的参数，以便撷取讯号(例如撷取时间和类型、参考位准，以及触发类型)、产生讯号(例如调变指数、资料传输速率，以及振幅)，或是重现讯号(例如显示标记与刻度)。T3121S的协定分析功能可模拟不同装置的特性，以便建立并传送协定通讯规则中所述的各种讯息，并且接收和处理所有的待测设备响应，以便进行更深入的分析。

　　该测试系统也可产生讯息和超出NFC标准限制与规范的通讯情境。如欲依据无效特性执行协定测试，则须在测试工具所传输的每个封包中修改酬载(Payload)资讯，也可以产生超出特定限制之链路时序响应的协定情境。

　　综合以上讨论，我们可以发现，由于消费者不断要求更简易便利的资料传输及数位内容交换和装置连接方式，使得NFC技术被广泛应用于智慧型手机和其他类似的行动电子装置;然而，此新兴技术带来了相当多的特殊挑战。

　　首先，NFC装置具有极其复杂的协定和应用，其相关标准正持续发展中，而NFC论坛15693、NFC论坛无线充电，以及NFC论坛Active Mode等技术也正在评估中。日益庞杂的标准及技术革新，使得快速而准确的测试变得更加困难。

　　让问题更加棘手的是，在开发NFC装置的各个阶段，分别需要不同的测试和测试策略，因此设计人员需要适用于所有NFC产品开发阶段的多功能测试系统，这也将是研发厂商能顺利在全球市场中推出NFC装置的关键。