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Seeed Studio XIAO nRF52840（Sense）上的 NFC 使用

Seeed Studio XIAO nRF52840 系列都配备了基于 nRF52840 内置 NFCT（近场通信标签）外设的 NFC（近场通信）模块，支持 NFC Type 2 Tag 功能。通过连接外部 NFC 天线，XIAO nRF52840 可以作为 NFC 标签，被智能手机和其他 NFC 读卡器读取。

本教程将带你完成完整的 NFC 使用流程——从库的安装、硬件连接、天线调谐，到效果验证以及创建你自己的 NFC 标签。

note

本教程基于 XIAO_nRF52840_NFC 库编写。已在 Seeed nRF52 Boards 1.1.13 版本上测试通过。

前期准备工作​

关于开发板库的安装，请参考 本教程 完成 Seeed nRF52 Boards 的安装。如果你已经安装完成，可以继续往下进行。

note

请确保在 Boards Manager 中选择 Seeed XIAO nRF52840 开发板。较早的 “Seeed nRF52 mbed-enabled Boards” 库已不再维护，不应继续使用。

所需硬件​

Seeed Studio XIAO nRF52840Seeed Studio XIAO nRF52840 Plus
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Seeed Studio XIAO nRF52840 SenseSeeed Studio XIAO nRF52840 Sense Plus
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tip

基础的 NFC 功能只需要将天线焊接到 NFC1/NFC2 即可工作。经过社区测试（特别感谢 Seeed 论坛用户 andriandreo），下面这两款天线在焊接后无需进一步电路调谐就可以直接使用：

  • MOLEX 1462360051
  • TAOGLAS FXR.07.A.DG

之后，我们在 TAOGLAS FXR.07.A.DG 的每个 NFC 焊盘（D14、D15）与 GND 之间各增加了两个 43 pF 调谐电容，以进一步提升读写距离。约 40 pF 的电容值是根据 nRF52840 MCU 产品规格书中 “6.14.10 NFCT antenna recommendations” 小节计算得出。

如果你遇到行为不稳定（弹窗不完整、检测时有时无）等情况，增加匹配电容会显著提升可靠性。详情请参阅 Antenna Tuning。

如需了解更多实际测试经验，请查看原始论坛讨论。

所需软件​

项目版本 / 说明
Arduino IDE1.8.x 或更高版本
Seeed nRF52 Boards1.1.13（通过 Arduino IDE Boards Manager 安装）
XIAO_nRF52840_NFC 库从 GitHub 下载，通过 Sketch > Include Library > Add .ZIP Library 安装（见下文）
NFC Tools 应用Android / Apple

安装 XIAO_nRF52840_NFC 库​

该库不包含在 Arduino Library Manager 中——你需要从 GitHub 手动安装。

  • 步骤 1. 打开 XIAO_nRF52840_NFC GitHub 仓库，点击绿色的 Code 按钮，并选择 Download ZIP。
下载该库

  • 步骤 2. 打开 Arduino IDE，依次点击 Sketch > Include Library > Add .ZIP Library...。

  • 步骤 3. 选择刚刚下载的 ZIP 文件（XIAO_nRF52840_NFC-main.zip）。你应该会在状态栏看到 "Library added to your libraries" 提示。

  • 步骤 4. 重启 Arduino IDE。重启后，你应该可以在 File > Examples > XIAO_nRF52840_NFC 下看到示例。

硬件连接​

XIAO nRF52840 的 NFC 引脚位于开发板背面，标记为 P0.09 和 P0.10：

D14 (P0.09) — NFC1 — Antenna end A
D15 (P0.10) — NFC2 — Antenna end B

按照下图所示，将 NFC 天线焊接到 P0.09 和 P0.10：

在本教程中，我们使用 Seeed Studio XIAO nRF52840 搭配 Nordic 推荐的 NFC 天线进行演示。

正面视图：

Antenna soldered to XIAO front view

背面视图：

Antenna soldered to XIAO back view

caution
  • NFC 天线是差分信号，没有极性——任意一端都可以接到 D14 或 D15。
  • 在 XIAO nRF52840 和 XIAO nRF52840 Sense 上，这两个引脚出厂时即为 NFC 天线模式（UICR = 0xFFFFFFFF）。在 XIAO nRF52840 Plus 和 XIAO nRF52840 Sense Plus 上，它们默认可能被配置为 GPIO——请先检查 UICR（参见 Step 1）。
  • 建议在焊接前使用万用表测量天线端子之间的直流电阻（通常为 1–3 Ω），以确认连通性并排除短路。

Antenna Tuning​

NFC 依赖于谐振 LC 回路。天线线圈提供电感（L），匹配电容提供电容（C），两者共同构成在目标频率下工作的谐振电路：

f = 1 / (2π√(LC))

目标频率为 13.56 MHz。在没有外部电容的情况下，只有 nRF52840 内部约 4 pF 的寄生电容参与谐振——谐振点会远离 13.56 MHz。NFC 功能仍然可以工作，但通信可能不稳定：手机弹窗可能只显示“NFC tag detected”，却没有完整内容，并且串口输出中可能出现错误码。加入匹配电容可以让 LC 回路达到谐振，从而显著提升可靠性。

tip

下面所有操作都基于 Nordic 官方 NFC 天线设计文档。只有在谐振时看到一个差分 100 Ω 负载时，芯片才能输出全部功率。

固定参数​

项目固定值来源
工作频率 f13.56 MHz全球 NFC 标准，在 nRF52840 中为硬编码
负载阻抗100 Ω（差分）Nordic 白皮书 nWP_026

需要测量的参数​

  • 线圈电感 L —— 使用 DMM / LCR 表 / VNA 在 100 kHz 下测量，单位为 µH。
  • 线圈损耗电阻 R —— 在同一屏幕上读取串联电阻，单位为 Ω。

步骤 1：阻抗预检查​

使用阻抗变换公式：

Impedance formula

目标：90–120 Ω，越接近 100 Ω 越好。

结果含义下一步
< 60 Ω天线太小增加匝数或增大线圈面积
90 – 120 Ω通过进入步骤 2
> 150 Ω天线太大减少匝数或减小线圈面积

只有通过了这一关，才有必要计算电容；否则任何电容值都是无效的。

步骤 2：计算谐振电容​

在固定 13.56 MHz 下的公式：

Capacitance formula

这会给出所需的总电容。对于 π 网络，将其平均分配：

C1 = C2 = C / 2

选择最接近的 E12 系列值（例如 39 pF、47 pF、56 pF、68 pF ……）。

推荐天线​

如果你没有 LCR 表并且更希望从一个已知的起点开始，一个标准的 13.56 MHz NFC 线圈天线与 XIAO nRF52840 搭配效果很好。下面是我们在测试中使用的天线：

参数数值
类型13.56 MHz NFC 线圈
直流电阻约 2.3 Ω
连接方式直接焊接到 NFC1 / NFC2
note

上面展示的天线不是 Seeed Studio 的产品。你可以使用任何规格相近的 13.56 MHz NFC 线圈天线。关键是要测量电感，并使用上面的公式计算匹配电容值。

NFC 设置与示例​

下面的工作流程会先验证你的 NFC 硬件设置，然后带你一步步创建自己的 NFC 标签。我们使用 XIAO_nRF52840_NFC 库，它将 nRF52840 的 NFCT 外设封装成一个简洁的 Arduino API。

该库包含六个示例草图：

类别示例草图用途
验证xiao-nrf52840-nfc-probe检查 UICR 引脚配置 + 验证射频链路
xiao-nrf52840-nfc-restore-uicr当 NFC 引脚被改为 GPIO 时进行恢复
Plus 修复xiao-nrf52840-plus-bootloader-verify在恢复 UICR 之前，验证 Plus 版本的 bootloader
演示xiao-nrf52840-nfc-tag-readonly只读标签——手机读取一个固定 URL
xiao-nrf52840-nfc-tag-writable可写标签——手机可以向标签写入数据
xiao-nrf52840-nfc-tag-persistent持久化标签——数据在断电后仍然保留（存储在 Flash 中）

步骤 1：检查 UICR 引脚配置​

目的：确认 P0.09/P0.10 被配置为 NFC 天线引脚。

打开 File > Examples > XIAO_nRF52840_NFC > xiao-nrf52840-nfc-probe 并将其上传到你的开发板。（步骤 1 和步骤 2 使用同一个草图——上传一次即可完成两步。）

将串口监视器设置为 115200 波特率。前几行会显示当前的 UICR 状态：

如何解读输出：

UICR 数值含义操作
0xFFFFFFFFNFC 天线模式 ✅继续执行步骤 2
0xFFFFFFFEGPIO 模式 ❌先上传 xiao-nrf52840-plus-bootloader-verify（适用于 Plus 版本），然后上传 xiao-nrf52840-nfc-restore-uicr，在串口监视器中发送 RESTORE_NFC，确认 Verify result: PASS，然后对开发板断电重启
note

XIAO nRF52840 和 XIAO nRF52840 Sense 出厂时 UICR = 0xFFFFFFFF（NFC 模式）。在大多数情况下，这一步会直接通过，无需额外操作。XIAO nRF52840 Plus 和 XIAO nRF52840 Sense Plus 可能以 GPIO 模式出厂——如果输出显示为 0xFFFFFFFE，请按照下面的恢复步骤操作。

步骤 2：Probe——验证射频链路​

目的：确认来自手机的 NFC 命令帧可以到达开发板。

在完成 UICR 检查后，同一个草图会自动进入 Probe 模式。在该模式下，标签不会对任何帧进行回复——它只接收。这将接收方向单独隔离出来，便于确认射频链路是否正常。

将手机的 NFC 区域靠近天线几秒钟，然后查看串口监视器输出：

关键指标：

计数器含义通过标准
FIELD_DETECT检测到手机的 13.56 MHz 射频场> 0
FIELD_LOST射频场消失接近 FIELD_DETECT
READER_FRAMES从手机接收到的 NFC 命令帧> 0（关键）

READER_FRAMES > 0 表示手机的命令帧已成功到达开发板，并且双向射频链路已经建立。在这个阶段，手机不应弹出提示（Probe 模式不会回复）。

常见错误码：

错误码名称含义
0x01FRAMEDELAYTIMEOUT帧延时超时——标签未在预期时间间隔内收到下一条命令
0x02NFCANTENNAERRORNFCT 无法驱动天线——通常由阻抗不匹配或缺少天线引起
0x80接收帧错误已接收到帧，但 CRC/奇偶校验失败（可能出现在只读阶段）

演示 1：只读标签​

目的：一个简单的 NFC 标签，用于广播一个固定 URL。手机读取后会弹出提示——这是最常见的 NFC 用例。

打开 File > Examples > XIAO_nRF52840_NFC > xiao-nrf52840-nfc-tag-readonly 并上传。将手机放在天线上方 2–3 秒。

手机应弹出一个包含链接 https://seeedstudio.com 的提示。

天线焊接完成且手机弹出 NFC 提示

关键指标：

计数器含义通过标准
FIELD_DETECT检测到手机的 13.56 MHz 射频场> 0
SELECTED手机完成防冲突 + SELECT 握手> 0（核心指标）
READ手机成功读取 NDEF 数据页> 0
FAST_READ接收到的 FAST_READ 请求次数0 或较小（正常）
UNSUPPORTED手机发送了不受支持的命令少量属正常

SELECTED > 0 是关键阈值：表示防冲突流程通过，手机识别了 Type 2 Tag。READ > 0 表示 NDEF 页确实被读取。最终验证是手机显示完整的 URL 弹窗。

note

URL 在示例代码中是硬编码的。要更改它，请打开示例代码并修改 NDEF 消息，然后重新上传。标签数据存储在 RAM 中，断电后会丢失。

演示 2：可写标签​

目的：一个手机既可以读取也可以写入的 NFC 标签。标签以默认 URI（https://seeedstudio.com）启动，手机可以使用 NFC Tools 应用将其覆盖为新的 NDEF 内容。

打开 File > Examples > XIAO_nRF52840_NFC > xiao-nrf52840-nfc-tag-writable 并上传。

测试步骤：

  • 步骤 1. 以 115200 波特率 打开串口监视器。启动日志会显示标签标识（NFCID1）、初始内存转储以及默认 URI（https://seeedstudio.com）。

启动日志还会打印标签将要广播的默认 URI：

  • 步骤 2. 先用手机读取标签。手机应检测到 https://seeedstudio.com。

  • 步骤 3. 打开 NFC Tools（或任意 NFC 写入应用），将你想要的内容写入标签。在本示例中，我们写入一段简单文本：hello!。输入内容后，点击 "Write / XX Bytes" —— 字节数取决于内容长度。

  • 步骤 4. 再次读取标签。手机现在应显示新写入的内容（hello!）。

当手机离开 NFC 场后，串口监视器会显示更新后的关键指标，反映完整的写入后读取会话：

关键指标：

计数器含义通过标准
FIELD_DETECT检测到手机的 13.56 MHz 射频场> 0
SELECTED手机完成防冲突 + SELECT 握手> 0（核心指标）
READ手机成功读取 NDEF 数据页> 0
WRITE手机成功向标签写入数据> 0（核心指标）
FAST_READ接收到的 FAST_READ 请求次数0 或较小（正常）
WRITE_REJECTED写入尝试被拒绝（受保护的页）0（使用标准应用时不应发生）
UNSUPPORTED手机发送了不受支持的命令少量属正常

对于 Writable，WRITE > 0 是关键阈值：表示手机已成功向标签写入数据。WRITE_REJECTED 应始终为 0 —— 如果它增加，说明写入会话中出现了问题。

note

写入的数据仅存储在 RAM 中，断电后会丢失，并恢复为默认 URI —— 这使得重复写入测试变得很方便。对于需要在断电后仍然保留的数据，请使用下面的 Persistent Tag 演示。

演示 3：持久化标签​

目的：一个在断电后数据仍然保留的 NFC 标签。NDEF 内容存储在 nRF52840 的内部 Flash 存储（LittleFS）中，因此即使开发板断电重启也会保留 —— 非常适合长期部署。

打开 File > Examples > XIAO_nRF52840_NFC > xiao-nrf52840-nfc-tag-persistent 并上传。

测试步骤：

  • 步骤 1. 第一次启动时，以 115200 波特率 打开串口监视器。启动日志会显示默认 URI 以及 Storage state: no stored content, using default URI。

  • 步骤 2. 用手机读取标签。首次启动时，手机会检测到 https://seeedstudio.com。

  • 步骤 3. 打开 NFC Tools（或任意 NFC 写入应用），向标签写入新的文本或 URL 记录。在本示例中，我们写入一段简单文本：hi!。输入内容后，点击 "Write / XX Bytes" —— 字节数取决于内容长度。

  • 步骤 4. 当手机离开 NFC 场后，串口监视器会打印 Storage: tag content saved to flash，确认内容已写入内部 Flash。

  • 步骤 5. 对开发板进行断电重启 —— 拔下 USB 线再重新插上。

  • 步骤 6. 重启后，串口监视器会打印 Storage state: previous content restored from flash，确认写入的内容在断电后被成功恢复。

  • 步骤 7. 再次用手机读取标签。手机应显示在步骤 3 中写入的内容 —— 即使经历了断电重启。

关键指标：

关键指标与可写标签相同 —— 完整列表请参阅可写标签表格。

启动日志中的 Storage state: previous content restored from flash 是持久化标签的核心确认信息：数据在断电后仍然保留。Storage: tag content saved to flash 则确认每次写入都已保存到 Flash。

note

在步骤 7 中，手机只会读取恢复的内容 —— 不会写入任何东西。因此计数器中的 WRITE 将保持为 0，这是预期行为。你只会在之前的写入会话（步骤 3–4）中看到 WRITE > 0。

note
  • 存储的内容位于内部 Flash 文件系统（/nfc-tag-data.bin）中，与示例代码区域分离 —— 重新上传示例代码后仍会保留。
  • 如需在任意时间恢复默认 URI，请在串口监视器中发送 RESET_TAG。
  • Flash 保存在每次写入会话结束、手机离开感应区后执行一次。如果你过早移开手机，内容可能不完整 —— 只需再次写入即可修复。
tip

三个演示的总结：

演示数据存储位置是否在断电后保留可由手机写入
只读标签RAM❌❌
可写标签RAM❌✅
持久标签Flash✅✅

资源​

特别鸣谢​

特别感谢 andriandreo 对 XIAO nRF52840 上 NFC 天线（MOLEX 1462360051 和 TAOGLAS FXR.07.A.DG）进行的大量真实场景测试，以及 PJ_Glasso 在电容计算指导和 iPhone 兼容性问题排查方面提供的帮助。

如果你遇到本文未涵盖的 NFC 问题，可以在原始论坛帖子中找到一些有用的提示：

技术支持与产品讨论​

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