NFC技術(shù)原理解析及應(yīng)用參考設(shè)計(jì)集錦

　　近距離無(wú)線通信

　　支持NFC的設(shè)備可以在主動(dòng)或被動(dòng)模式下交換數(shù)據(jù)。在被動(dòng)模式下，啟動(dòng)NFC通信的設(shè)備，也稱為NFC發(fā)起設(shè)備（主設(shè)備），在整個(gè)通信過(guò)程中提供射頻場(chǎng) （RF-field），如圖2所示。它可以選擇106kbps、212kbps或424kbps其中一種傳輸速度，將數(shù)據(jù)發(fā)送到另一臺(tái)設(shè)備。另一臺(tái)設(shè)備稱為NFC目標(biāo)設(shè)備（從設(shè)備），不必產(chǎn)生射頻場(chǎng)，而使用負(fù)載調(diào)制（load modulation）技術(shù)，即可以相同的速度將數(shù)據(jù)傳回發(fā)起設(shè)備。此通信機(jī)制與基于ISO14443A、MIFARE和FeliCa的非接觸式智能卡兼容，因此，NFC發(fā)起設(shè)備在被動(dòng)模式下，可以用相同的連接和初始化過(guò)程檢測(cè)非接觸式智能卡或NFC目標(biāo)設(shè)備，并與之建立聯(lián)系。

　　圖1：NFC主動(dòng)通信模式

　　在主動(dòng)模式下，每臺(tái)設(shè)備要向另一臺(tái)設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，都必須產(chǎn)生自己的射頻場(chǎng)。如圖1所示，發(fā)起設(shè)備和目標(biāo)設(shè)備都要產(chǎn)生自己的射頻場(chǎng)，以便進(jìn)行通信。這是對(duì)等網(wǎng)絡(luò)通信的標(biāo)準(zhǔn)模式，可以獲得非?？焖俚倪B接設(shè)置。

　　圖2：NFC被動(dòng)通信模式

　　如圖2所示，移動(dòng)設(shè)備主要以被動(dòng)模式操作，可以大幅降低功耗，并延長(zhǎng)電池壽命。在一個(gè)應(yīng)用會(huì)話過(guò)程中，NFC設(shè)備可以在發(fā)起設(shè)備和目標(biāo)設(shè)備之間切換自己的角色。利用這項(xiàng)功能，電池電量較低的設(shè)備可以要求以被動(dòng)模式充當(dāng)目標(biāo)設(shè)備，而不是發(fā)起設(shè)備。

　　NFC技術(shù)的應(yīng)用

　　NFC設(shè)備可以用作非接觸式智能卡、智能卡的讀寫器終端以及設(shè)備對(duì)設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸鏈路。其應(yīng)用廣泛，NFC應(yīng)用可以分為四個(gè)基本類型：

　　接觸、完成。諸如門禁管制或交通/活動(dòng)檢票之類的應(yīng)用，用戶只需將儲(chǔ)存有票證或門禁代碼的設(shè)備靠近閱讀器即可。還可用于簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)擷取應(yīng)用，例如從海報(bào)上的智能標(biāo)簽讀取網(wǎng)址。

　　接觸、確認(rèn)。移動(dòng)付費(fèi)之類的應(yīng)用，用戶必須輸入密碼確認(rèn)交易，或者僅接受交易。

　　接觸、連接。將兩臺(tái)支持NFC的設(shè)備鏈接，即可進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸，例如下載音樂(lè)、交換圖像或同步處理通信錄等。

　　接觸、探索。NFC設(shè)備可能提供不止一種功能，消費(fèi)者可以探索了解設(shè)備的功能，找出NFC設(shè)備潛在的功能與服務(wù)。

　　1. NFC用于智能媒體

　　對(duì)于配備NFC的電話，利用其讀寫器功能，用戶只需接觸智能媒體即可獲取豐富的信息或下載相關(guān)內(nèi)容。此智能媒體帶有一個(gè)成本很低的RFID（嵌入或附加在海報(bào)中）標(biāo)簽，可以通過(guò)移動(dòng)電話讀取，借此發(fā)現(xiàn)當(dāng)前環(huán)境下豐富多樣的服務(wù)項(xiàng)目。并且手機(jī)可以啟動(dòng)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)請(qǐng)求，并立即按比例增加運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)流量。運(yùn)營(yíng)商可以投資這個(gè)“即時(shí)滿足”工具，通過(guò)鈴聲下載、移動(dòng)游戲和其他收費(fèi)的增值服務(wù)來(lái)增加收入。

　　2. NFC用于付款和購(gòu)票等

　　最早在移動(dòng)電話上使用非接觸式智能卡，只是將卡粘到電話中。也并未通過(guò)非接觸式卡提供任何增值服務(wù)，而且也不利用移動(dòng)電話的功能或移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)。之后經(jīng)過(guò)改進(jìn)，雖將非接觸式智能卡集成到電話中，但仍然是基于傳統(tǒng)智能卡部署的封閉系統(tǒng)。我們現(xiàn)在正見(jiàn)證向NFC電話發(fā)展的趨勢(shì)，這種電話充分利用移動(dòng)電話功能和移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)，還提供卡讀寫器和設(shè)備對(duì)設(shè)備連接功能。

　　使用非接觸式智能卡的支付方式在美國(guó)和亞太地區(qū)發(fā)展勢(shì)頭良好。Visa、MasterCard和美國(guó)運(yùn)通等信用卡的內(nèi)置支付程序可以安全地存儲(chǔ)在設(shè)備上的安全IC內(nèi)。這樣，NFC電話就可以充分利用現(xiàn)有的支付基礎(chǔ)架構(gòu)，并能夠支持移動(dòng)電話公司的新服務(wù)項(xiàng)目。

　　3. NFC用于電子票證

　　電子票證是以電子方式存儲(chǔ)的訪問(wèn)權(quán)限，消費(fèi)者可以購(gòu)買此權(quán)限以獲得娛樂(lè)場(chǎng)所的入場(chǎng)權(quán)。整個(gè)電子票證購(gòu)買過(guò)程只需幾秒鐘，對(duì)消費(fèi)者而言非常簡(jiǎn)單便捷。在收集并確認(rèn)了消費(fèi)者的支付信息后，電子票證將自動(dòng)傳輸?shù)较M(fèi)者的移動(dòng)電話或安全芯片中。

　　用戶將移動(dòng)電話靠近自動(dòng)售票終端，即開(kāi)始交易。用戶與服務(wù)設(shè)備充分交互，然后通過(guò)在移動(dòng)電話上確認(rèn)交易，完成購(gòu)買過(guò)程。到娛樂(lè)場(chǎng)所時(shí)，用戶只需將自己的移動(dòng)電話靠近安裝在入口轉(zhuǎn)柵上的閱讀器即可，閱讀器在檢查了票證的有效性后允許進(jìn)入。

　　4.NFC用于連接和作為無(wú)線啟動(dòng)設(shè)備

　　消費(fèi)者希望無(wú)線連接簡(jiǎn)單便捷，但對(duì)消費(fèi)者承諾的便利性和移動(dòng)性卻仍未兌現(xiàn)。雖然使用方便已成為消費(fèi)者優(yōu)先選擇的主要?jiǎng)右?，但安全性能也是一種必要的因素。

　　NFC的一般應(yīng)用模式

　　NFC采用了雙向的識(shí)別和連接，NFC手機(jī)具有三種功能模式：NFC手機(jī)作為識(shí)讀設(shè)備（讀寫器）、NFC手機(jī)作為被讀設(shè)備（卡模擬）、NFC手機(jī)之間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信應(yīng)用。

　　1. NFC手機(jī)作為識(shí)讀設(shè)備

　　圖3 移動(dòng)設(shè)備作為識(shí)讀設(shè)備

　　在該模式中，具備識(shí)讀功能的NFC手機(jī)從TAG中采集數(shù)據(jù)，然后根據(jù)應(yīng)用的要求進(jìn)行處理。有些應(yīng)用可以直接在本地完成，而有些應(yīng)用則需要通過(guò)與網(wǎng)絡(luò)交互才能完成。

　　基于該模型的典型應(yīng)用：門禁控制或車票、電影院門票售賣等，使用者只需攜帶儲(chǔ)存有票證或門控代碼的設(shè)備靠近讀取設(shè)備即可。它還能夠作為簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)獲取應(yīng)用，比如公交車站站點(diǎn)信息、公園地圖信息等。

　　2. NFC手機(jī)作為被讀設(shè)備

　　圖4 移動(dòng)設(shè)備作為被讀設(shè)備

　　在該應(yīng)用模式中，NFC識(shí)讀設(shè)備從具備TAG能力的NFC手機(jī)中采集數(shù)據(jù)，然后通過(guò)無(wú)線發(fā)功能是將數(shù)據(jù)送到應(yīng)用處理系統(tǒng)進(jìn)行處理。

　　基于該模式的典型應(yīng)用：本地支付、電子票應(yīng)用

　　3. NFC手機(jī)之間點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信應(yīng)用

　　在該應(yīng)用模式中， NFC手機(jī)之間可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換，后續(xù)的關(guān)聯(lián)應(yīng)用是本地應(yīng)用也可以是網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。

　　該模式的典型應(yīng)用是：建立藍(lán)牙連接、交換手機(jī)名片等。

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