NFC技術原理簡介及應用

NFC技術近距離無線通信技術之二2021/6/271NFC技術簡介NFC由免接觸式射頻識別（RFID）演變而來，并向下兼容RFID，最早由Sony和Philips各自開發(fā)成功，主要用于手機等移動設備中提供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基礎設施，并且從設計之初就考慮到了不同NFC設備之間的交互（P2P），非常適合手機等移動設備。即近場通信（NearFieldCommunication，NFC），又稱近距離無線通信，是一種短距離的高頻無線通信技術，允許電子設備之間進行非接觸式點對點數(shù)據(jù)傳輸（在十厘米內(nèi)）交換數(shù)據(jù)。2021/6/272NFC技術簡介NFC與其他通信技術比較2021/6/273NFC技術簡介Zigbeebluetoothuwbwifinfc價格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國際標準IEEE802.15.4IEEE802.15.1XIEEE802.11bIEEE802.11gISO18092(ECMA340)ISO21481(ECMA352)NFC與其他通信技術比較2021/6/274NFC技術簡介NFC技術特點連接建立迅速常用短距離通信技術的連接速度：NFC小于0.1ms，藍牙大約6s左右，紅外小于0.5s，Zigbee小于6ms。NFC技術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。安全性高NFC技術采用私密通信方式，并且射頻范圍較小。雙向連接和識別2021/6/275NFC技術的工作原理NFC技術能夠快速自動地建立無線網(wǎng)絡，為蜂窩、藍牙或WiFi設備提供一個“虛擬連接”使設備間在很短距離內(nèi)通信，適合移動設備、消費電子產(chǎn)品、PC和智能控件間的通信工作。NFC通信在發(fā)起設備和目標設備間發(fā)生，任何的NFC裝置都可以為發(fā)起設備或目標設備。兩者之間是以交流磁場方式相互耦合，并以ASK方式或FSK方式進行載波調(diào)制，傳輸數(shù)字信號。發(fā)起設備產(chǎn)生無線射頻磁場來初始化（調(diào)制方案、編碼、傳輸速度與RF接口的幀格式）；目標設備則響應發(fā)起設備所發(fā)出的命令，并選擇由發(fā)起設備所發(fā)出的或是自行產(chǎn)生的無線射頻磁場進行通信。2021/6/276NFC技術的工作原理NFC的主動通信模式主動模式下，每臺設備要向另一臺設備發(fā)送數(shù)據(jù)時，都必須產(chǎn)生自己的射頻場。如上所示，發(fā)起設備和目標設備都要產(chǎn)生自己的射頻場，以便進行通信。這是點對點通信的標準模式，可以獲得非常快速的連接設置。2021/6/277NFC技術的工作原理NFC的被動通信模式被動模式下，發(fā)起設備在整個通信過程中提供射頻場，其可選擇一種傳輸速度，將數(shù)據(jù)發(fā)送到目標設備，目標設備不必產(chǎn)生射頻場，利用感應的電動勢提供工作所需的電源，使用調(diào)制技術進行數(shù)據(jù)收發(fā)。移動設備主要使用被動模式，可以大幅降低功耗、延長電池壽命在應用會話過程中，設備可以在發(fā)起設備和目標設備之間切換角色。電量較低的設備可以要求以被動模式充當目標設備，而不是發(fā)起設備。2021/6/278NFC關鍵技術數(shù)據(jù)幀結構不同的傳輸速率具有不同的幀結構。在106kb/s的速率下存在三種幀結構：短幀（通信初始化）、標準幀（數(shù)據(jù)交換）、檢測幀（用于沖突檢測）在212kb/s和424kb/s的速率中，幀結構是相同的，由前同步碼、同步碼、載荷長度、載荷和校驗碼順序組成。2021/6/279NFC關鍵技術調(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短為界定的。工作距離最遠可達20cm2021/6/2710NFC的工作應用模式卡模式用于非接觸移動支付，如商場、交通等應用，用戶只需將手機靠近讀卡器，然后用戶只需輸入密碼確認交易或者直接接收交易即可。例如門禁管制，車票，門票等?？ㄆ勺x卡器供電，如卡片攜帶設備電量耗盡，也可正常使用。2021/6/2711NFC的工作應用模式讀寫模式即非接觸采集數(shù)據(jù)（讀取或?qū)懭刖蓪崿F(xiàn)），比如從海報或者展覽信息電子標簽上讀取相關信息。2021/6/2712NFC的工作應用模式點對點模式兩個具備NFC功能的設備鏈接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)點對點傳輸，如下載音樂，交換圖片或者同步設備地址薄。因此通過NFC，個設備如數(shù)碼相機，計算機，手機之間，均可實現(xiàn)無線連接。2021/6/2713NFC的防沖突機制防沖突機制目的：防止干擾正坐在工作的其他NFC設備或者在同一頻段工作的其他類型設備，先進行周圍射頻場的檢測。在呼叫前，執(zhí)行初始化操作，檢測到的NFC頻段小于規(guī)定的門限值時，NFC設備才能開始呼叫。如在NFC射頻范圍內(nèi)，存在多臺設備，則采用單用戶檢測。Ad-hoc算法應用在212kb/s、424kb/s二進制搜索算法應用在106kb/s速率下純Ad-hoc算法時隙Ad-hoc算法2021/6/2714NFC技術的應用和發(fā)展消費應用電子優(yōu)惠券消費者通過NFC手機下載優(yōu)惠券，商家即可看到消費者的完整信息，消費者通過手機可直接進行消費。電子錢包主要體現(xiàn)在支付時與讀取設備之間的通信環(huán)節(jié)。2021/6/2715NFC技術的應用和發(fā)展身份識別應用記錄用戶信息，對用戶進行身份識別，主要應用于門禁、打卡等2021/6/2716NFC技術的應用和發(fā)展應用于智能手機將NFC卡嵌入到手機的目的是快速獲得需求的信息。2021/6/2717NFC技術的應用和發(fā)展新型的NFC應用在NFC標簽中輸入手機密碼。通過APP將上述密碼寫入手機。解鎖時，手機充當讀卡器，沒有NFC標簽，則手機無法解鎖。NFC手機解鎖2021/6/2718NFC技術的應用和發(fā)展新型的NFC應用藍牙數(shù)據(jù)速率高，但配對匹配繁瑣。NFC