NFC技術(shù)原理簡(jiǎn)介及應(yīng)用

NFC技術(shù)近距離無(wú)線通信技術(shù)之二2021/6/271NFC技術(shù)簡(jiǎn)介NFC由免接觸式射頻識(shí)別（RFID）演變而來(lái)，并向下兼容RFID，最早由Sony和Philips各自開(kāi)發(fā)成功，主要用于手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備中提供M2M(MachinetoMachine)的通信。NFC芯片是具有相互通信功能，并具有計(jì)算能力，NFC就是把RFID讀卡器與智能卡的功能整合在一起，可以直接利用各種現(xiàn)有的RFID基礎(chǔ)設(shè)施，并且從設(shè)計(jì)之初就考慮到了不同NFC設(shè)備之間的交互（P2P），非常適合手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備。即近場(chǎng)通信（NearFieldCommunication，NFC），又稱近距離無(wú)線通信，是一種短距離的高頻無(wú)線通信技術(shù)，允許電子設(shè)備之間進(jìn)行非接觸式點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸（在十厘米內(nèi)）交換數(shù)據(jù)。2021/6/272NFC技術(shù)簡(jiǎn)介NFC與其他通信技術(shù)比較2021/6/273NFC技術(shù)簡(jiǎn)介Zigbeebluetoothuwbwifinfc價(jià)格4美元5美元20美元25美元3美元安全性中等高高低極高傳輸速率10-250Kbps1Mbps53-480Mbps54Mbps106,

212,

424

kbps

通訊距離10-75m0-10m0-10m0-100m0-20cm工作頻率2.4GHZ2.4GHZ3.1Ghz-10.6Ghz2.4GHZ13.56Mhz國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.15.4IEEE802.15.1XIEEE802.11bIEEE802.11gISO18092(ECMA340)ISO21481(ECMA352)NFC與其他通信技術(shù)比較2021/6/274NFC技術(shù)簡(jiǎn)介NFC技術(shù)特點(diǎn)連接建立迅速常用短距離通信技術(shù)的連接速度：NFC小于0.1ms，藍(lán)牙大約6s左右，紅外小于0.5s，Zigbee小于6ms。NFC技術(shù)可以更為迅速地建立通信連接。相比RFID，具有高速率、高帶寬和低消耗的特點(diǎn)。安全性高NFC技術(shù)采用私密通信方式，并且射頻范圍較小。雙向連接和識(shí)別2021/6/275NFC技術(shù)的工作原理NFC技術(shù)能夠快速自動(dòng)地建立無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，為蜂窩、藍(lán)牙或WiFi設(shè)備提供一個(gè)“虛擬連接”使設(shè)備間在很短距離內(nèi)通信，適合移動(dòng)設(shè)備、消費(fèi)電子產(chǎn)品、PC和智能控件間的通信工作。NFC通信在發(fā)起設(shè)備和目標(biāo)設(shè)備間發(fā)生，任何的NFC裝置都可以為發(fā)起設(shè)備或目標(biāo)設(shè)備。兩者之間是以交流磁場(chǎng)方式相互耦合，并以ASK方式或FSK方式進(jìn)行載波調(diào)制，傳輸數(shù)字信號(hào)。發(fā)起設(shè)備產(chǎn)生無(wú)線射頻磁場(chǎng)來(lái)初始化（調(diào)制方案、編碼、傳輸速度與RF接口的幀格式）；目標(biāo)設(shè)備則響應(yīng)發(fā)起設(shè)備所發(fā)出的命令，并選擇由發(fā)起設(shè)備所發(fā)出的或是自行產(chǎn)生的無(wú)線射頻磁場(chǎng)進(jìn)行通信。2021/6/276NFC技術(shù)的工作原理NFC的主動(dòng)通信模式主動(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)。如上所示，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。這是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信的標(biāo)準(zhǔn)模式，可以獲得非常快速的連接設(shè)置。2021/6/277NFC技術(shù)的工作原理NFC的被動(dòng)通信模式被動(dòng)模式下，發(fā)起設(shè)備在整個(gè)通信過(guò)程中提供射頻場(chǎng)，其可選擇一種傳輸速度，將數(shù)據(jù)發(fā)送到目標(biāo)設(shè)備，目標(biāo)設(shè)備不必產(chǎn)生射頻場(chǎng)，利用感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)提供工作所需的電源，使用調(diào)制技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)。移動(dòng)設(shè)備主要使用被動(dòng)模式，可以大幅降低功耗、延長(zhǎng)電池壽命在應(yīng)用會(huì)話過(guò)程中，設(shè)備可以在發(fā)起設(shè)備和目標(biāo)設(shè)備之間切換角色。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。2021/6/278NFC關(guān)鍵技術(shù)數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)不同的傳輸速率具有不同的幀結(jié)構(gòu)。在106kb/s的速率下存在三種幀結(jié)構(gòu)：短幀（通信初始化）、標(biāo)準(zhǔn)幀（數(shù)據(jù)交換）、檢測(cè)幀（用于沖突檢測(cè)）在212kb/s和424kb/s的速率中，幀結(jié)構(gòu)是相同的，由前同步碼、同步碼、載荷長(zhǎng)度、載荷和校驗(yàn)碼順序組成。2021/6/279NFC關(guān)鍵技術(shù)調(diào)制方式采用ASK調(diào)制調(diào)制深度為100%數(shù)據(jù)速率為106kb/sASK調(diào)制調(diào)制深度8%～30%速率為212kb/s或424kb/s傳輸速率的選取是以工作距離的長(zhǎng)短為界定的。工作距離最遠(yuǎn)可達(dá)20cm2021/6/2710NFC的工作應(yīng)用模式卡模式用于非接觸移動(dòng)支付，如商場(chǎng)、交通等應(yīng)用，用戶只需將手機(jī)靠近讀卡器，然后用戶只需輸入密碼確認(rèn)交易或者直接接收交易即可。例如門禁管制，車票，門票等。卡片由讀卡器供電，如卡片攜帶設(shè)備電量耗盡，也可正常使用。2021/6/2711NFC的工作應(yīng)用模式讀寫模式即非接觸采集數(shù)據(jù)（讀取或?qū)懭刖蓪?shí)現(xiàn)），比如從海報(bào)或者展覽信息電子標(biāo)簽上讀取相關(guān)信息。2021/6/2712NFC的工作應(yīng)用模式點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式兩個(gè)具備NFC功能的設(shè)備鏈接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸，如下載音樂(lè)，交換圖片或者同步設(shè)備地址薄。因此通過(guò)NFC，個(gè)設(shè)備如數(shù)碼相機(jī)，計(jì)算機(jī)，手機(jī)之間，均可實(shí)現(xiàn)無(wú)線連接。2021/6/2713NFC的防沖突機(jī)制防沖突機(jī)制目的：防止干擾正坐在工作的其他NFC設(shè)備或者在同一頻段工作的其他類型設(shè)備，先進(jìn)行周圍射頻場(chǎng)的檢測(cè)。在呼叫前，執(zhí)行初始化操作，檢測(cè)到的NFC頻段小于規(guī)定的門限值時(shí)，NFC設(shè)備才能開(kāi)始呼叫。如在NFC射頻范圍內(nèi)，存在多臺(tái)設(shè)備，則采用單用戶檢測(cè)。Ad-hoc算法應(yīng)用在212kb/s、424kb/s二進(jìn)制搜索算法應(yīng)用在106kb/s速率下純Ad-hoc算法時(shí)隙Ad-hoc算法2021/6/2714NFC技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展消費(fèi)應(yīng)用電子優(yōu)惠券消費(fèi)者通過(guò)NFC手機(jī)下載優(yōu)惠券，商家即可看到消費(fèi)者的完整信息，消費(fèi)者通過(guò)手機(jī)可直接進(jìn)行消費(fèi)。電子錢包主要體現(xiàn)在支付時(shí)與讀取設(shè)備之間的通信環(huán)節(jié)。2021/6/2715NFC技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展身份識(shí)別應(yīng)用記錄用戶信息，對(duì)用戶進(jìn)行身份識(shí)別，主要應(yīng)用于門禁、打卡等2021/6/2716NFC技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展應(yīng)用于智能手機(jī)將NFC卡嵌入到手機(jī)的目的是快速獲得需求的信息。2021/6/2717NFC技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展新型的NFC應(yīng)用在NFC標(biāo)簽中輸入手機(jī)密碼。通過(guò)APP將上述密碼寫入手機(jī)。解鎖時(shí)，手機(jī)充當(dāng)讀卡器，沒(méi)有NFC標(biāo)簽，則手機(jī)無(wú)法解鎖。NFC手機(jī)解鎖2021/6/2718NFC技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展新型的NFC應(yīng)用藍(lán)牙數(shù)據(jù)速率高，但配對(duì)匹配繁瑣。NFC