短距离无线通信技术NFC—第七章.pdf

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1、短距离无线通信NFC技术短距离无线通信NFC技术Part I：NFC技术、原理等概述技术、原理等概述Part II：NFC应用应用Part II：NFC应用应用小结小结Part III：小结小结NFCNFC技术概述技术概述NFCNFC技术概述技术概述（1）NFC技术定义技术定义?近场通信近场通信（Near Field Communication，NFC），），又称又称近距离无线通信近距离无线通信是种短距离的高频无线通是种短距离的高频无线通（1）NFC技术定义技术定义又称又称近距离无线通信近距离无线通信，是是一一种短距离的高频无线通种短距离的高频无线通信技术，允许电子设备之间进行非接触式点对点数

2、信技术，允许电子设备之间进行非接触式点对点数据传输据传输（在在10cm内内）交换数据交换数据据传输据传输（在在10cm内内）交换数据交换数据。?Field，场，场是指电磁感应的磁场（是指电磁感应的磁场（Magnetic field），），?Near，近近，近近是指接近、靠近之意。是指接近、靠近之意。NFCNFC技术概述技术概述NFCNFC技术概述技术概述（1）NFC技术定义技术定义?NFC 将非接触读卡器、非接触卡和点对点（将非接触读卡器、非接触卡和点对点（Peer-tP）功能整合进块单芯片功能整合进块单芯片由于需要近距离由于需要近距离（1）NFC技术定义技术定义to-Peer）功能整合进功能

3、整合进一一块单芯片块单芯片，由于需要近距离由于需要近距离通信，通信，NFC技术具有天然的安全性，特别是在手机技术具有天然的安全性，特别是在手机支付等领域具有很大的应用前景支付等领域具有很大的应用前景并可用于设备互并可用于设备互支付等领域具有很大的应用前景支付等领域具有很大的应用前景，并可用于设备互并可用于设备互联、服务发现以及移动商务等广泛领域。联、服务发现以及移动商务等广泛领域。?NFC提供了一个开放接口平台，可以对无线网络进提供了一个开放接口平台，可以对无线网络进行快速、主动设置，也是虚拟连接器，服务于现有蜂窝网络、蓝牙和无线行快速、主动设置，也是虚拟连接器，服务于现有蜂窝网络、蓝牙和无线

4、 802.11 设备设备。NFCNFC技术概述技术概述NFCNFC技术概述技术概述（2）NFC技术起源与发展技术起源与发展?NFC技术在射频识别技术（技术在射频识别技术（RFID）和互联网技术）和互联网技术二二者整合基础上发展而来的者整合基础上发展而来的最早由最早由PhilipsNokia（）C技术起源与发展技术起源与发展者整合基础上发展而来的者整合基础上发展而来的，最早由最早由Philips、Nokia和和Sony主推，主要用于手机等手持设备中。主推，主要用于手机等手持设备中。?NFC技术使任意两设备靠近（不需要线缆连接），技术使任意两设备靠近（不需要线缆连接），就可以实现相间的通信就可以实

5、现相间的通信因而可以实现移动设备因而可以实现移动设备就可以实现相就可以实现相互互间的通信间的通信，因而可以实现移动设备因而可以实现移动设备、消费类电子产品、消费类电子产品、PC 和智能控件工具间进行近距和智能控件工具间进行近距离无线通信离无线通信离无线通信离无线通信。NFCNFC技术概述技术概述NFCNFC技术概述技术概述（2）NFC技术起源与发展技术起源与发展?为了推动为了推动 NFC 的发展和普及，飞利浦、索尼和诺的发展和普及，飞利浦、索尼和诺基亚创建了基亚创建了一一个非赢利性的行业协会个非赢利性的行业协会NFC 论坛论坛，基亚创建了个非赢利性的行业协会基亚创建了个非赢利性的行业协会NFC

6、 论坛论坛，促进促进 NFC 技术的实施和标准化，确保设备和服务技术的实施和标准化，确保设备和服务之间协同合作之间协同合作。之间协同合作之间协同合作?目前目前，NFC 论坛在全球拥有论坛在全球拥有 100 多个成员多个成员，包括包括：?目前目前，NFC 论坛在全球拥有论坛在全球拥有 100 多个成员多个成员，包括包括：万事达卡国际组织、松下电子工业有限公司、微软万事达卡国际组织、松下电子工业有限公司、微软公司公司、摩托罗拉公司摩托罗拉公司、NEC 公司公司、瑞萨科技公司瑞萨科技公司、公司公司摩托罗拉公司摩托罗拉公司公司公司瑞萨科技公司瑞萨科技公司三星公司、德州仪器制造公司和三星公司、德州仪器制

7、造公司和 Visa 国际组织，以及我国的复旦微电子和清华同方微电子。国际组织，以及我国的复旦微电子和清华同方微电子。NFCNFC技术概述技术概述NFCNFC技术概述技术概述（2）NFC技术起源与发展技术起源与发展（）C技术起源与发展技术起源与发展NFCNFC技术概述技术概述NFCNFC技术概述技术概述NFC技术要点技术要点?基于射频技术基于射频技术工作频段工作频段13 56MH?基于射频技术基于射频技术，工作频段工作频段13.56MHz；?基于基于ISO 18092标准，兼容标准，兼容ISO14443（非接触式（非接触式智能卡标准智能卡标准）；）；智能卡标准智能卡标准）；）；?通信距离一般为通

8、信距离一般为10-20cm；?支持数据传输速率：支持数据传输速率：106、212、424 kbit/s。?三星三星WP8智能手机智能手机ATIV S-“令人惊喜”“令人惊喜”(微软微软)，Windows Phone 8 操作系统操作系统?16GB和和32GB两种版本，采用两种版本，采用1.5GHz双核处理器双核处理器、8.7毫米厚全铝机身毫米厚全铝机身，配备配备4.8英寸高清英寸高清Super、8.7毫米厚全铝机身毫米厚全铝机身，配备配备4.8英寸高清英寸高清Super AMOLED显示屏、显示屏、800万像素后置万像素后置+190万像素前置万像素前置摄像头摄像头、2300毫安大容量电池毫安大

9、容量电池，支持支持NFC近场通近场通摄像头摄像头、2300毫安大容量电池毫安大容量电池，支持支持NFC近场通近场通信信等功能。等功能。NFCNFC技术概述技术概述NFCNFC技术概述技术概述（3）NFC技术的优势技术的优势?此外，此外，NFC具有成本低廉、方便易用和更富直观性、具有成本低廉、方便易用和更富直观性、（3）NFC技术的优势技术的优势天然的安全性，以及连接建立的快速性。天然的安全性，以及连接建立的快速性。?NFC缺点是数据传输速率较低，目前支持的最高速缺点是数据传输速率较低，目前支持的最高速率为率为424Kbps，不适合诸如音视频流等需要较高带，不适合诸如音视频流等需要较高带宽的应用

10、宽的应用。宽的应用宽的应用NFCNFC技术概述技术概述NFCNFC技术概述技术概述（3）NFC技术的优势技术的优势?首先，首先，NFC是一种提供轻松、安全、迅速的通信无是一种提供轻松、安全、迅速的通信无（3）NFC技术的优势技术的优势线连接技术，其传输范围比线连接技术，其传输范围比RFID小，小，RFID的传输范围可以达到几米、甚至几十米的传输范围可以达到几米、甚至几十米?NFC采取了独特的信号衰减技术采取了独特的信号衰减技术相对于相对于RFID来说来说?NFC采取了独特的信号衰减技术采取了独特的信号衰减技术，相对于相对于RFID来说来说NFC具有距离近、带宽高、能耗低等具有距离近、带宽高、能

11、耗低等特点。特点。NFCNFC技术概述技术概述NFCNFC技术概述技术概述（3）NFC技术的优势技术的优势?其次，其次，NFC与现有非接触智能卡技术兼容，目前已与现有非接触智能卡技术兼容，目前已经成为得到越来越多主要厂商支持的正式标准经成为得到越来越多主要厂商支持的正式标准再再（3）C技术的优势技术的优势经成为得到越来越多主要厂商支持的正式标准经成为得到越来越多主要厂商支持的正式标准。再再次，次，NFC还是一种近距离连接协议，提供各种设备还是一种近距离连接协议，提供各种设备间轻松间轻松安全安全迅速而自动的通信迅速而自动的通信与无线世界中与无线世界中间轻松间轻松、安全安全、迅速而自动的通信迅速而

12、自动的通信。与无线世界中与无线世界中的其他连接方式相比，的其他连接方式相比，NFC是一种近距离的私密通是一种近距离的私密通信方式信方式。最后最后，RFID更多的被应用在生产更多的被应用在生产、物流物流、信方式信方式。最后最后，RFID更多的被应用在生产更多的被应用在生产、物流物流、跟踪、资产管理上，而跟踪、资产管理上，而NFC则在门禁、公交、手机支付等领域内发挥着巨大的作用。则在门禁、公交、手机支付等领域内发挥着巨大的作用。（3）NFC技术的优势技术的优势?NFC比红外更快比红外更快更可靠而且简单得多更可靠而且简单得多与蓝牙相与蓝牙相（3）NFC技术的优势技术的优势?NFC比红外更快比红外更快

13、、更可靠而且简单得多更可靠而且简单得多。与蓝牙相与蓝牙相比，比，NFC面向近距离交易，适用于交换财务信息或面向近距离交易，适用于交换财务信息或敏感的个人信息等重要数据敏感的个人信息等重要数据；敏感的个人信息等重要数据敏感的个人信息等重要数据；蓝牙能够弥补蓝牙能够弥补C通信距离不足的缺点通信距离不足的缺点适用于较适用于较?蓝牙能够弥补蓝牙能够弥补NFC通信距离不足的缺点通信距离不足的缺点，适用于较适用于较长距离数据通信。因此，长距离数据通信。因此，NFC和蓝牙互为补充，共和蓝牙互为补充，共同存在同存在同存在同存在。?NFC协议可以用于引导两台设备之间的蓝牙配对过协议可以用于引导两台设备之间的蓝牙

14、配对过程程，促进了蓝牙的使用促进了蓝牙的使用。程程，促进了蓝牙的使用促进了蓝牙的使用?NFC除了拥有让电子装置于短距离之中进NFC除了拥有让电子装置于短距离之中进行通讯之外行通讯之外NFCNFC还具有还具有EnablerEnabler的角色的角色行通讯之外行通讯之外，NFCNFC还具有还具有EnablerEnabler的角色的角色，意即两装置间可由NFC这项功能，快速建，意即两装置间可由NFC这项功能，快速建立起彼起沟通的桥梁后再透过其他传输立起彼起沟通的桥梁后再透过其他传输立起彼起沟通的桥梁后立起彼起沟通的桥梁后，再透过其他传输再透过其他传输率最高的无线技术来传输档案较大的数据。率最高的无线

15、技术来传输档案较大的数据。NFC具有虚拟连接器的特性NFC具有虚拟连接器的特性ABNFC?NFC与其他近距离通信技术的比较与其他近距离通信技术的比较IEEE IEEE 802.15.4a802.15.4aIEEE IEEE 802.15.4a802.15.4aNFCNFC技术标准技术标准NFCNFC技术标准技术标准?NFC由由Philips、Sony提出后提出后，在在2003年年12月月8日日?NFC由由Philips、Sony提出后提出后，在在2003年年12月月8日日通过通过ISO/IEC（International Organization for Standardization/Int

16、ernational Electrotechnical Cii）机构的审核而成为国际标准机构的审核而成为国际标准Commission）机构的审核而成为国际标准机构的审核而成为国际标准。2004年年3月月18日由日由ECMA（ECt?2004年年3月月18日由日由ECMA（European Computer Manufacturers Association）认定为欧洲标准）认定为欧洲标准，而陆陆续续通过的标准编列有而陆陆续续通过的标准编列有ECMA-340（NFCIP-而陆陆续续通过的标准编列有而陆陆续续通过的标准编列有ECMA 340（NFCIP1）、）、ECMA-352（NFCIP-2）、

17、）、ECMA-356、ECMA-362、ISO/IEC 18092、ISO/IEC 21481。NFCNFC技术标准技术标准NFCNFC技术标准技术标准?2006年年8月月NFC论坛正式对外发布四份关于论坛正式对外发布四份关于NFC?2006年年8月月，NFC论坛正式对外发布四份关于论坛正式对外发布四份关于NFC的技术文件，使的技术文件，使NFC有了更清晰具体的实现方向，有了更清晰具体的实现方向，同时也使同时也使NFC技术与手机的结合取得重要进展技术与手机的结合取得重要进展同时也使同时也使NFC技术与手机的结合取得重要进展技术与手机的结合取得重要进展，包括：，包括：?数据交换格式数据交换格式(

18、NFC Data Exchange Format?数据交换格式数据交换格式(NFC Data Exchange Format，NDEF)，规定了，规定了NFC的通用数据格式；的通用数据格式；记录类型定义记录类型定义(NFC Rd TD fi i i?记录类型定义记录类型定义(NFC Record Type Definition，RTD)，规定了设备之间通信所使用消息的标准记，规定了设备之间通信所使用消息的标准记录类型录类型录类型录类型；NFCNFC技术标准技术标准NFCNFC技术标准技术标准?记录类型包括一些与记录类型包括一些与RTD相关的文件与网络资源的相关的文件与网络资源的基本技术规格：基

19、本技术规格：NFC Text RTD（文本文本RTD）：）：规定纯文本记录规定纯文本记录；NFC Text RTD（文本文本RTD）：）：规定纯文本记录规定纯文本记录；NFC URI RTD（统一资源标识符（统一资源标识符RTD）：记录因）：记录因特网记录特网记录特网记录特网记录?LLCP（Logical Link Control Protocol）协议规）协议规定了点对点通信的规范和标准定了点对点通信的规范和标准定了点对点通信的规范和标准定了点对点通信的规范和标准。NFCNFC技术标准技术标准NFCNFC技术标准技术标准?NFC是符合是符合ECMA 340与与ETSI TS 102 190

20、V1 1 1?NFC是符合是符合ECMA 340与与ETSI TS 102 190 V1.1.1以及以及ISO/IEC 18092标准的一种开放式平台技术。标准的一种开放式平台技术。?这些标准详细规定这些标准详细规定NFC设备的调制方案、编码、传设备的调制方案、编码、传输速度与输速度与RF接口的帧格式接口的帧格式，以及主动与被动以及主动与被动NFC模模输速度与输速度与RF接口的帧格式接口的帧格式，以及主动与被动以及主动与被动NFC模模式初始化过程中，数据冲突控制所需的初始化方案和条件。式初始化过程中，数据冲突控制所需的初始化方案和条件。?此外此外，这些标准还定义了传输协议这些标准还定义了传输协

21、议，其中包括协议其中包括协议?此外此外，这些标准还定义了传输协议这些标准还定义了传输协议，其中包括协议其中包括协议启动和数据交换方法等。启动和数据交换方法等。NFCNFC技术标准技术标准NFCNFC技术标准技术标准?NFC空中接口符合以下标准空中接口符合以下标准：?NFC空中接口符合以下标准空中接口符合以下标准：ISO/IEC 18092 NFCIP-1 ECMA-340ECMA 340 ETSI TS 102 190 V1.1.1(2003-03)ISO/IEC 21481 NFCIP-2ECMA 352ECMA-352 ETSI TS 102 312 V1.1.1(2004-02)NFCN

22、FC技术标准技术标准NFCNFC技术标准技术标准?NFC测试方法符合以下标准测试方法符合以下标准：?NFC测试方法符合以下标准测试方法符合以下标准：ISO/IEC 22536 NFCIP-1 RF 接口测试方法接口测试方法ECMA-356/ETSI TS 102 345 V1 1 1(2004-08)ECMA-356/ETSI TS 102 345 V1.1.1(2004-08)ISO/IEC 23917 有关有关NFC 的协议测试方法的协议测试方法ISO/IEC 23917 有关有关NFC 的协议测试方法的协议测试方法ECMA-362 NFCNFC技术标准技术标准NFCNFC技术标准技术标准

23、?ISO/IEC 21481和和ECMA 352中定义的中定义的NFC IP-2指指?ISO/IEC 21481和和ECMA 352中定义的中定义的NFC IP 2指指定了一种灵活的网关系统，用来检测和选择三种操作模式之一：定了一种灵活的网关系统，用来检测和选择三种操作模式之一：?NFC数据传输速度数据传输速度?邻近耦合设备邻近耦合设备(PCD)?邻近耦合设备邻近耦合设备(PCD)?接近耦合设备接近耦合设备(VCD)NFC CIP-2设设备备备备操作操作及及及及模式模式选选选选择流程择流程NFCNFC技术标准技术标准NFCNFC技术标准技术标准?目前仍有目前仍有NFC的一些标准没有被确定，自的

24、一些标准没有被确定，自2006年年11月月USB组织对组织对SIM卡和手机基带间的高速接口进行投票以来，手机中卡和手机基带间的高速接口进行投票以来，手机中SIM卡与卡与NFC芯片连接的接口标芯片连接的接口标准已经拖延了相当长的时间。准已经拖延了相当长的时间。?国际标准化组织在专注于国际标准化组织在专注于NFC接口方面的工作，目接口方面的工作，目前仍在进行中前仍在进行中前仍在进行中前仍在进行中。NFCNFC技术标准技术标准NFCNFC技术标准技术标准?NFC论坛论坛2006年年6月正式对外公布的月正式对外公布的NFC技术架构技术架构?NFC论坛论坛2006年年6月正式对外公布的月正式对外公布的N

25、FC技术架构技术架构最上层：是对应各种不同应用而设立的应用模式层最上层：是对应各种不同应用而设立的应用模式层中间层：各种数据格式与中间层：各种数据格式与传输协议的规范标准传输协议的规范标准最底层：无线射频层，可适用于各种不同的非接触最底层：无线射频层，可适用于各种不同的非接触智能卡智能卡。智能卡智能卡NFCNFC技术标准技术标准NFCNFC技术标准技术标准?最底层最底层包括所有今日流行普及的非接触式智能卡包括所有今日流行普及的非接触式智能卡?最底层最底层，包括所有今日流行普及的非接触式智能卡包括所有今日流行普及的非接触式智能卡标准：标准：ISO 18092、ISO 14443 Type A（即

26、（即Philips的的Mifare现有悠游卡即属此类现有悠游卡即属此类）ISO 14443的的Mifare，现有悠游卡即属此类现有悠游卡即属此类）、ISO 14443 Type B、FeliCa（Sony公司）等。公司）等。?Philips已经推出了四款的已经推出了四款的NFC应用芯片应用芯片?Philips已经推出了四款的已经推出了四款的NFC应用芯片应用芯片：PN511、PN512、PN531、PN532NFCNFC技术标准技术标准NFCNFC技术标准技术标准PN511的典型应用设计电路图的典型应用设计电路图图中图中PN511透过透过PN511的典型应用设计电路图的典型应用设计电路图图中图

27、中PN511透过透过Host（主控）接（主控）接口与左端的微处口与左端的微处口与左端的微处口与左端的微处理器相连，右端则透过理器相连，右端则透过RC谐振电谐振电路与无线模拟感应传输用天线进路与无线模拟感应传输用天线进行连接行连接行连接行连接。NFCNFC技术标准技术标准NFCNFC技术标准技术标准?中间层中间层：是格式和协议层是格式和协议层，如如RTD（Record Type?中间层中间层：是格式和协议层是格式和协议层，如如RTD（Record Type Definition）、）、NDEF（Data Exchange Format）等等，以及点对点应用所需以及点对点应用所需LLCP（Logi

28、cal Link等等，以及点对点应用所需以及点对点应用所需LLCP（Logical Link Control Protocol）协议。）协议。?所谓的点对点应用类似所谓的点对点应用类似U盘盘只是现有的盘有实际只是现有的盘有实际?所谓的点对点应用类似所谓的点对点应用类似U盘盘，只是现有的盘有实际只是现有的盘有实际的端口接触，的端口接触，NFC接口接口LLCP协议则是一种无线协议则是一种无线感应式连接的感应式连接的U盘盘感应式连接的感应式连接的U盘盘。NFCNFC技术原理技术原理NFCNFC技术原理技术原理?NFC技术的技术的3种应用模式种应用模式NFC标准归纳NFC标准归纳?频段：频段：13 5

29、6MHz13 56MHz?频段：频段：1313.56MHz56MHz?通讯距离：0-20cm通讯距离：0-20cm?标准规格标准规格：标准规格标准规格?ECMA356/362ECMA356/362?ISO/IEC21481(ECMA352)ISO/IEC21481(ECMA352)ISO/IEC 18092(ECMA 340)ISO/IEC 18092(ECMA 340)?ISO/IECISO/IEC 1809218092(ECMA(ECMA 340)340)?传输速度传输速度?424kbps(424kbps(被动被动)?424kbps424kbps(被动被动)?与PhilipsMIFARE和

30、SonyFelica智能卡相容与PhilipsMIFARE和SonyFelica智能卡相容NFC标准规格NFC标准规格?ISO/IEC21481(ECMA352)ISO/IEC21481(ECMA352)提供通讯模式的选择机制此机制的设计是为提供通讯模式的选择机制此机制的设计是为?提供通讯模式的选择机制提供通讯模式的选择机制，此机制的设计是为此机制的设计是为了不妨碍任何以13.56MHz频率通讯的装置。了不妨碍任何以13.56MHz频率通讯的装置。对于不同标准所选择的通讯模式其对应的实作对于不同标准所选择的通讯模式其对应的实作对于不同标准所选择的通讯模式其对应的实作对于不同标准所选择的通讯模式

31、其对应的实作方式。方式。?简单而言，以13.56MHz为主的现存接口标准之简单而言，以13.56MHz为主的现存接口标准之间间，ECMA352，ECMA352提供提供一一个标准的个标准的网网关关。间间提供个标准的关提供个标准的关NFC标准规格NFC标准规格?ISO/IEC18092(ECMA340)ISO/IEC18092(ECMA340)说耦装在说耦装在率作率作?说说明明耦耦合合装装置置在在13.56MHz频13.56MHz频率率下运下运作作?定义NFC有两种规格模式：主动模式与被动模式。定义NFC有两种规格模式：主动模式与被动模式。其装置称为Initiator与Target，Initiat

32、or指最先发起沟通与发波的一方其装置称为Initiator与Target，Initiator指最先发起沟通与发波的一方(自带电自带电)，Tar，Targ get则为回et则为回()g g应一方。应一方。?TargetTarget若是倚赖载波电能的吸收而运作便属被动，若是倚赖载波电能的吸收而运作便属被动，?TargetTarget若是倚赖载波电能的吸收而运作便属被动，若是倚赖载波电能的吸收而运作便属被动，相反若自带电力运作则属主机。相反若自带电力运作则属主机。NFC标准规格NFC标准规格?ISO/IEC14443ISO/IEC14443为接触式智能卡靠读线时为接触式智能卡靠读线时?是一个是一个为

33、为了让非了让非接触式智能卡靠接触式智能卡靠近近读读取器天取器天线时线时能以特定频率进行通讯的国际标准。此标准规定能以特定频率进行通讯的国际标准。此标准规定卡与读之间的标准与传输协议以卡与读之间的标准与传输协议以了了卡与读卡与读取器取器之间的之间的通讯通讯标准与传输协议标准与传输协议，用，用以以建立各非接触式智能卡的互操作性。建立各非接触式智能卡的互操作性。?此标准包含：物理特性、RF能量与讯号接口、初始化与反碰接、传输接口此标准包含：物理特性、RF能量与讯号接口、初始化与反碰接、传输接口NFCNFC技术原理技术原理NFCNFC技术原理技术原理?“近场”（近场”（Near Field）是指无线电

34、波的临近电磁场。）是指无线电波的临近电磁场。无线电波由正交电磁场组成，在工作频率下天线周围大约无线电波由正交电磁场组成，在工作频率下天线周围大约10波长的范围内，磁场可用于短距离通讯，波长的范围内，磁场可用于短距离通讯，无线电波的行为遵循麦克斯韦方程。无线电波的行为遵循麦克斯韦方程。这是这是1873年前后，麦克斯韦提出的表述电磁场普遍年前后，麦克斯韦提出的表述电磁场普遍规律的四个方程规律的四个方程该方程该方程规律的四个方程规律的四个方程，该方程该方程组系统而完整地概括了电组系统而完整地概括了电磁场的基本规律磁场的基本规律，并预言并预言磁场的基本规律磁场的基本规律，并预言并预言了电磁波的存在。了

35、电磁波的存在。NFCNFC技术原理技术原理NFCNFC技术原理技术原理?NFC技术源于技术源于RFID电子标签与阅读器之间通过耦合元件实现射频电子标签与阅读器之间通过耦合元件实现射频电子标签与阅读器之间通过耦合元件实现射频电子标签与阅读器之间通过耦合元件实现射频信号的空间信号的空间(无接触无接触)耦合，在耦合通道内，根据耦合，在耦合通道内，根据时序关系时序关系实现能量的传递实现能量的传递数据的交换数据的交换时序关系时序关系，实现能量的传递实现能量的传递、数据的交换数据的交换。NFCNFC技术原理技术原理NFCNFC技术原理技术原理?阅读器和电子标签之间射频信号有两种耦合类型阅读器和电子标签之间

36、射频信号有两种耦合类型：?阅读器和电子标签之间射频信号有两种耦合类型阅读器和电子标签之间射频信号有两种耦合类型：电感耦合电感耦合,电磁反向散射耦合电磁反向散射耦合(1)电感耦合电感耦合：变压器模型变压器模型通过空间高频交变磁通过空间高频交变磁(1)电感耦合电感耦合：变压器模型变压器模型，通过空间高频交变磁通过空间高频交变磁场实现耦合，依据的是电磁感应定 律，适合于中、场实现耦合，依据的是电磁感应定 律，适合于中、低频工作的近距离射频识别系统低频工作的近距离射频识别系统典型的工作频率典型的工作频率低频工作的近距离射频识别系统低频工作的近距离射频识别系统。典型的工作频率典型的工作频率有：有：125

37、kHz、225kHz和和1356MHz。识别作用距。识别作用距离小于离小于1m，典型作用距离为典型作用距离为1020cm。离小于离小于1m，典型作用距离为典型作用距离为1020cm。NFCNFC技术原理技术原理NFCNFC技术原理技术原理(2)电磁反向散射耦合：电磁反向散射耦合：雷达原理模型，发射出去的雷达原理模型，发射出去的()电磁波，碰到目标后反射，同时携带回目标信息，电磁波，碰到目标后反射，同时携带回目标信息，依依据的是电磁波的空间据的是电磁波的空间传传播规律，适合于高频、微播规律，适合于高频、微依传依传波工作的远距离射频识别系统。典型的工作频率有：波工作的远距离射频识别系统。典型的工作

38、频率有：433MHz，915MHz，2.45GHz，5.8GHz。识别作。识别作用距离大于用距离大于1m，典型作用距离为，典型作用距离为3l0m。NFCNFC技术原理技术原理NFCNFC技术原理技术原理（1）NFC通信方式通信方式（1）NFC通信方式通信方式NFC技术支持主动或被动两种数据交换模式。技术支持主动或被动两种数据交换模式。?NFC通信发起设备可以选择通信发起设备可以选择106kbps、212kbps或或424kbps其中一种传输速度，将数据发送到目标设其中一种传输速度，将数据发送到目标设备。备。?在在一一个应用会话个应用会话过过程中程中，NFC设备可以在发起设备设备可以在发起设备在

39、个应用会话程中在个应用会话程中设备可以在发起设备设备可以在发起设备和目标设备之间切换自己的角色。和目标设备之间切换自己的角色。?利用这项功能利用这项功能，电池电量较低的设备可以要求以被电池电量较低的设备可以要求以被?利用这项功能利用这项功能，电池电量较低的设备可以要求以被电池电量较低的设备可以要求以被动模式充当目标设备，而不是发起设备，从而可以动模式充当目标设备，而不是发起设备，从而可以大量节约设备能耗大量节约设备能耗。大量节约设备能耗大量节约设备能耗。NFCNFC技术原理技术原理NFCNFC技术原理技术原理（1）NFC通信方式通信方式NFC设备在传输有效数据前必须先通过有关协议设备在传输有效

40、数据前必须先通过有关协议选定种通信模式和传输数据速率选定种通信模式和传输数据速率在数据传输在数据传输（1）NFC通信方式通信方式选定选定一一种通信模式和传输数据速率种通信模式和传输数据速率，在数据传输在数据传输过程中，选定的通信模式和传输数据速率不能改过程中，选定的通信模式和传输数据速率不能改变变数据传输速率数据传输速率R与射频与射频之间的关系为之间的关系为f变变。数据传输速率数据传输速率R与射频与射频之间的关系为之间的关系为：cf其中其中D是个乘数因子是个乘数因子)/(skbitDfRc=,其中其中D是是一一个乘数因子个乘数因子。)/(128skbitR=NFCNFC技术原理技术原理NFCN

41、FC技术原理技术原理（1）NFC通信方式通信方式?NFC支持的传输模式与数据速率支持的传输模式与数据速率通信方式通信方式NFCNFC技术原理技术原理NFCNFC技术原理技术原理?主动模式主动模式:每台设备要向另一台设备发送数据时，每台设备要向另一台设备发送数据时，都必须产生自己的射频场，即发起设备和目标设备之间都必须产生自己的射频场，即发起设备和目标设备之间采采用对等网络通信模用对等网络通信模式式，可以获得非常快速的，可以获得非常快速的采式采式连接设置。连接设置。NFCNFC技术原理技术原理NFCNFC技术原理技术原理?被动模式被动模式:启动启动NFC通信的设备，也称为通信的设备，也称为NFC

42、发起发起设备设备(主设备主设备)，在整个通信过程中提供射频场，在整个通信过程中提供射频场(RF-field)，目标设备称为从设备，不必产生射频场，而，目标设备称为从设备，不必产生射频场，而)使用负载调制使用负载调制(load modulation)技术，以相同的速技术，以相同的速度将数据传回发起设备度将数据传回发起设备。度将数据传回发起设备度将数据传回发起设备NFCNFC技术原理技术原理NFCNFC技术原理技术原理（1）NFC通信方式通信方式?通信机制与基于通信机制与基于ISO14443A、MIFARE和和FeliCa的的非接触式智能卡兼容非接触式智能卡兼容因此因此NFC发起设备在被动发起设备

43、在被动通信方式通信方式非接触式智能卡兼容非接触式智能卡兼容，因此因此，NFC发起设备在被动发起设备在被动模式下，可以用相同的连接和初始化过程检测非接模式下，可以用相同的连接和初始化过程检测非接触式智能卡或触式智能卡或NFC目标设备目标设备并与之建立联系并与之建立联系触式智能卡或触式智能卡或NFC目标设备目标设备，并与之建立联系并与之建立联系。?移动设备主要以被动模式操作，可以大幅降低功耗，并延长电池寿命。移动设备主要以被动模式操作，可以大幅降低功耗，并延长电池寿命。NFCNFC技术原理技术原理NFCNFC技术原理技术原理（2）NFC调制方式调制方式?在低速传输时都采用了在低速传输时都采用了AS

44、K调制，调制，ASK(amplitude shift keying)指的是振幅键控方式指的是振幅键控方式根据信号的不根据信号的不（）C调制方式调制方式shift keying)指的是振幅键控方式指的是振幅键控方式，根据信号的不根据信号的不同，调节正弦波的幅度。同，调节正弦波的幅度。ASK可以通过乘法器和开关电路来实现可以通过乘法器和开关电路来实现载波在数载波在数?ASK可以通过乘法器和开关电路来实现可以通过乘法器和开关电路来实现。载波在数载波在数字信号字信号1或或0的控制下通或断，在信号为的控制下通或断，在信号为1的状态载的状态载波接通波接通此时传输信道上有载波出现此时传输信道上有载波出现在信

45、号为在信号为0波接通波接通，此时传输信道上有载波出现此时传输信道上有载波出现；在信号为在信号为0的状态下，载波被关断，此时传输信道上无载波传的状态下，载波被关断，此时传输信道上无载波传送送那么在接收端我们就可以根据载波的有无还原那么在接收端我们就可以根据载波的有无还原送送。那么在接收端我们就可以根据载波的有无还原那么在接收端我们就可以根据载波的有无还原出数字信号的出数字信号的1和和0。3 5 3 NFC3 5 3 NFC技术原理技术原理3 3.5 5.3 3 NFCNFC技术原理技术原理（2）NFC调制方式调制方式?ASK调制原理调制原理（）C调制方式调制方式s（t）为基带矩形脉冲，）为基带矩

46、形脉冲，e0(t)为实际传输波型。为实际传输波型。ASKASKAlit dShift KiAlit dShift Ki?ASKASK：A Ampmplitlitu ud deeShiftShift K Keyeyi ingng?利用振幅大小来编码利用振幅大小来编码?有二种不同的讯号水平来分别代表数字讯号的“有二种不同的讯号水平来分别代表数字讯号的“1 1”与与“0 0”1 1与与0 0?在同步通讯中容易造成接收错误。在同步通讯中容易造成接收错误。NFCNFC技术原理技术原理NFCNFC技术原理技术原理（2）NFC调制方式调制方式?NFC对于不同的传输速率具体的调制参数是不同的。对于不同的传输速

47、率具体的调制参数是不同的。（2）NFC调制方式调制方式对于速率为对于速率为106kbit/s的传输模式的传输模式1，ASK调制脉冲调制度为调制脉冲调制度为100。对于。对于212kbit/s的传输模式的传输模式2、和、和424kbit/s的传输模式的传输模式3，调制度为，调制度为830。?NFC标准中对于高速标准中对于高速传传输输(424kbps)目前还没有作目前还没有作传传(p)出具体的规定出具体的规定。（2）NFC调制方式调制方式（2）NFC调制方式调制方式（2）NFC调制方式调制方式（）C调制方式调制方式相相对对对对幅度时间幅度时间模式模式1模式模式2、模式、模式3100%ASK调制调制

48、8%-30%ASK调制调制100%ASK调制调制（3）NFC编码方式编码方式?NFC的编码包括信源编码和纠错编码两部分。的编码包括信源编码和纠错编码两部分。?不同的数据传输速率对应的信源编码的规则也不不同的数据传输速率对应的信源编码的规则也不?不同的数据传输速率对应的信源编码的规则也不不同的数据传输速率对应的信源编码的规则也不一样。一样。?对于模式对于模式1信源编码的规则类似于密勒信源编码的规则类似于密勒(Miller)码码?对于模式对于模式1，信源编码的规则类似于密勒信源编码的规则类似于密勒(Miller)码码。具体的编码规则包括起始位、“。具体的编码规则包括起始位、“1”、“、“0”、结束

49、位、结束位和空位和空位。和空位和空位。?对于模式对于模式2和模式和模式3，起始位、结束位以及空位的编，起始位、结束位以及空位的编码与模式码与模式1相同相同，只是只是“0”和和“1”采用曼彻斯特采用曼彻斯特码与模式码与模式1相同相同，只是只是0 和和1 采用曼彻斯特采用曼彻斯特(Manchester)码进行编码，或者可以采用反向的曼码进行编码，或者可以采用反向的曼彻斯特码表示彻斯特码表示。彻斯特码表示彻斯特码表示（3）NFC编码方式编码方式?Miller码也称延迟调制码，是一种变形双向码。其编码也称延迟调制码，是一种变形双向码。其编码规则码规则对原始符号对原始符号“1”码元起始不跃变码元起始不跃

50、变中心点中心点码规则码规则：对原始符号对原始符号1”码元起始不跃变码元起始不跃变，中心点中心点出现跃变来表示，即用出现跃变来表示，即用10或或01表示。对原始符号“表示。对原始符号“0”则分成单个则分成单个“0”还是连续还是连续“0”予以不同处理予以不同处理单个单个则分成单个则分成单个0”还是连续还是连续0”予以不同处理予以不同处理；单个单个“0”时，保持时，保持0前的电平不变，即在码元边界处电平前的电平不变，即在码元边界处电平不跃变不跃变在码元中间点电平也不跃变在码元中间点电平也不跃变对于连续对于连续不跃变不跃变，在码元中间点电平也不跃变在码元中间点电平也不跃变；对于连续对于连续“0”，则使