NFC技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)水表中的應(yīng)用-水表網(wǎng)歡迎您!中國計量協(xié)會

1、NFC技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)水表中的應(yīng)用興源智能儀表科技有限公司賀銀河摘要 隨著物聯(lián)網(wǎng)水表設(shè)備的大規(guī)模應(yīng)用，對這些設(shè)備管理與維護(hù)的重要性顯得日益突出，各水司和 生產(chǎn)部門要求幾呼不影響功耗的情況下做到實時便捷，無需依賴移動網(wǎng)絡(luò)對物聯(lián)網(wǎng)水表設(shè)備進(jìn)行管理與維 護(hù)以及現(xiàn)場抄表，而NFC技術(shù)的出現(xiàn)，恰好滿足了這些應(yīng)用需求。關(guān)鍵詞NFC技術(shù)：物聯(lián)網(wǎng)水表：智能水表0引言隨著電子技術(shù)和無線通訊技術(shù)的發(fā)展以及國家智慧城市的不斷推進(jìn)，物聯(lián)網(wǎng) 水表設(shè)備開始大規(guī)模應(yīng)用。對這些設(shè)備的管理與維護(hù)顯得日益重要。各水司和生 產(chǎn)部門對設(shè)備的管理與維護(hù)也提出了新的要求。那就是在不影響續(xù)航能力的前提 下，無需依賴移動網(wǎng)絡(luò)，無需打開表殼，方便

2、快捷的做到管理與維護(hù)各物聯(lián)網(wǎng)水 表設(shè)備。而NFC技術(shù)的出現(xiàn)，恰好滿足了這一應(yīng)用需求。在應(yīng)用中，物聯(lián)網(wǎng)水表 被模擬成一個NFC終端卡設(shè)備，利用NFC讀寫器產(chǎn)生的射頻場將需要的參數(shù)寫入 到物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，或者從物聯(lián)網(wǎng)水表讀出參數(shù)。NFC讀寫器可以是支持NFC功能的 手機(jī)，也可以是定制的NFC讀寫器終端設(shè)備。1. NFC技術(shù)NFC是兩個設(shè)備之間基于13.65MHz的近距離無線通信技術(shù)，通過頻譜中無 線頻率部分的電磁感應(yīng)耦合方式傳遞信息。該技術(shù)是由飛利浦公司和索尼公司共 同開發(fā)，廣泛應(yīng)用在移動設(shè)備、消費(fèi)類電子產(chǎn)品、PC和智能控件之間的近距離無 線通信。比如：購物卡、交通卡、門禁卡、手機(jī)支付、POS終端等。

3、NFC提供了 一種簡單，觸控式解決方案，讓消費(fèi)者簡單直觀的交換信息，訪問內(nèi)容和服務(wù)。 NFC通信技術(shù)允許兩個NFC設(shè)備之間進(jìn)行非接觸式點對點數(shù)據(jù)傳輸、交換數(shù)據(jù)。 由于近場通信具有天然的安全性，這也是NFC技術(shù)得到廣泛應(yīng)用的一個重要原 因。NFC終端設(shè)備主要包括三種工作模式：主動模式（也可叫讀卡器模式），被 動模式（也可叫卡模式）和雙向模式（也叫點對點模式）。在主動模式下，一個 NFC終端設(shè)備發(fā)出射頻場（作為一個讀卡器），識別和讀/寫別的NFC設(shè)備信息； 在被動模式下，NFC終端設(shè)備被模擬成一張卡設(shè)備，只有在主動設(shè)備發(fā)出的射頻 場中被動響應(yīng)，被動讀/寫信息；在雙向模式中，NFC終端設(shè)備雙方都可以

4、主動發(fā) 出射頻場來建立點對點通信，類似于兩個設(shè)備都處在主動模式。從以上工作模式 可以看出，要建立NFC通信，必須要有一個NFC發(fā)起設(shè)備和一個NFC目標(biāo)設(shè)備, 發(fā)起設(shè)備在整過通信過程中提供射頻場，且發(fā)起設(shè)備可以指定106kbps, 212 kbps 和424 kbps三種速率中的任意一種將數(shù)據(jù)傳輸?shù)侥繕?biāo)設(shè)備；在整過通信過程，目 標(biāo)設(shè)備不產(chǎn)生射頻場，而采用負(fù)載調(diào)制技術(shù)，以相同的通信速率將數(shù)據(jù)傳回給目 標(biāo)設(shè)備。2. NFC技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)水表中的應(yīng)用2.1 NFC技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)水表中的應(yīng)用原理在物聯(lián)網(wǎng)水表中，集成了一個NFC芯片，該芯片被模擬成一個卡設(shè)備，芯片內(nèi)集成了至少2KBR的EEPROM,用于存放物

5、聯(lián)網(wǎng)水表的相關(guān)參數(shù)。另外該芯片 有一個12c總線接口，或者一個SPI總線接口，與物聯(lián)網(wǎng)水表內(nèi)主控MCU通信。 當(dāng)有NFC讀寫器發(fā)出射頻場，無論物聯(lián)網(wǎng)水表內(nèi)置的MCU是否處在休眠狀態(tài)下, 都可以通過NFC讀寫器修改NFC芯片內(nèi)EEPROM的內(nèi)容，從而達(dá)到修改物聯(lián)網(wǎng)水 表的參數(shù)的功能；無外部射頻場的情況下，MCU可通過該12c或SPI總線讀出存 儲在該芯片內(nèi)EEPROM的內(nèi)容，作為新的物聯(lián)網(wǎng)水表的參數(shù)。另外，NFC芯片有 一個INT中斷管腳連接到MCU的喚醒端口，當(dāng)需要將MCU喚醒時，可以用NFC 讀寫器產(chǎn)生的射頻場喚醒MCUo需要注意的是，當(dāng)MCU要與NFC芯片通信時, 需要為NFC芯片的數(shù)字端

6、提供電源。MCU不需要與NFC芯片通信時，NFC數(shù)字 端電源可以不需要，也不影響與外界的NFC設(shè)備通信。NFC芯片在物聯(lián)網(wǎng)水表中 應(yīng)用原理如（圖2-1） （NFC芯片在物聯(lián)網(wǎng)水表中應(yīng)用原理）。（圖2-1） （NFC芯片在物聯(lián)網(wǎng)水表中應(yīng)用原理）2.2 NFC技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)水表系統(tǒng)中的應(yīng)用場景由于帶有NFC功能的物聯(lián)網(wǎng)水表被模擬成一個卡設(shè)備，所以利用NFC讀卡器 設(shè)備就可以將物聯(lián)網(wǎng)水表的參數(shù)從NFC芯片內(nèi)的EEPROM讀出，或修改物聯(lián)網(wǎng)水 表的參數(shù)。目前很多智能手機(jī)支持NFC功能，在智能手機(jī)上裝上相應(yīng)的APP,就 可以利用手機(jī)當(dāng)作NFC讀卡器修改、設(shè)置物聯(lián)網(wǎng)水表參數(shù)，喚醒MCU或讀出物聯(lián)網(wǎng)水表當(dāng)前讀

7、數(shù)等。NFC技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)水表系統(tǒng)中的應(yīng)用場景如（圖2-2）（NFC 在物聯(lián)網(wǎng)水表中的應(yīng)用場景）。NFC在物聯(lián)網(wǎng)水表中的應(yīng)用場景持NFC的手持設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)水表（圖2-2） （NFC在物聯(lián)網(wǎng)水表中的應(yīng)用場景）3. NFC應(yīng)用在物聯(lián)網(wǎng)水表的作用從應(yīng)用場景來看，利用NFC技術(shù)可以讓物聯(lián)網(wǎng)水表獨立于其本身的移動網(wǎng) 絡(luò)，為手機(jī)等NFC手持設(shè)備上的應(yīng)用提供了一個通訊接口；通過手機(jī)等NFC手持 設(shè)備現(xiàn)場抄表、移動支付水費(fèi)和其它的應(yīng)用都不依賴于物聯(lián)網(wǎng)水表本身，主要取 決于安裝在手機(jī)設(shè)備上的APP。需要增加新的應(yīng)用時，只需修改手機(jī)上的APP的 軟件即可，這極大的提高了物聯(lián)網(wǎng)水表系統(tǒng)上層應(yīng)用的擴(kuò)展性；由于NFC是一種

8、 近距離通信，所以安全性比較好；從生產(chǎn)和維護(hù)的角度來看，不用打開物聯(lián)網(wǎng)水 表表殼即可現(xiàn)場設(shè)置相關(guān)參數(shù)，測試等操作，大大提高了生產(chǎn)效率，使得維護(hù)更 簡便；由于物聯(lián)網(wǎng)水表內(nèi)的NFC被模擬成一個卡設(shè)備，與外界通信的能量由讀寫 器產(chǎn)生的射頻場提供，與外界無通信時，沒有電能損耗，所以在幾乎不增加能量 損耗的情況下，為物聯(lián)網(wǎng)水表的應(yīng)用擴(kuò)展了一個硬件接口。4. 結(jié)束語將NFC技術(shù)嵌入到物聯(lián)網(wǎng)水表中，幾乎不增加物聯(lián)網(wǎng)水表的功耗，使得對物 聯(lián)網(wǎng)水表的維護(hù)更簡單方便，極大的提高了生產(chǎn)效率，同時為移動平臺的應(yīng)用提 供了一個近距離無線通訊接口，使物聯(lián)網(wǎng)水表在后續(xù)的應(yīng)用中具有良好的擴(kuò)展 性。這也是將NFC嵌入物聯(lián)網(wǎng)水表的重要原因。在物聯(lián)網(wǎng)水表系統(tǒng)中