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【物联网通信技术】——NFC

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概述

NFC(Near Field Communication 近场通信）顾名思义，就是关于短距离的无线通信技术，所谓的近场是指电磁场的无线电波，它遵循麦克斯韦方程（电场和磁场在从发射天线传播到接收天线的过程会一直交替进行能量转换，并在进行转换时相互增强），例如我们的手机所使用的无线电信号就是利用这种原理进行传播的，这种方法称作远场通信。而在电磁波10个波长以内，电场和磁场是相互独立的，这时的电场没有多大意义，但磁场却可以用于短距离通讯，我们称之为近场通信。

NFC刷信用卡

NFC的最大优势之一是它不需要配对或手动输入来建立连接 – 点击不到一秒钟。相比之下，蓝牙设备必须相互配对，这是一个繁琐的过程。NFC也比蓝牙和UWB更节能，因为传输范围非常短(10厘米以内).

通信方式NFCRFIDZigBee蓝牙红外线Wi-Fi
传输速率424Kbps2Mbps100Kbps1Mbps115Kbps11-54Mbps
传输距离1-20cm<3m2-20m10-100m1m10-200m
频段13.56MHz2.4GHz2.4GHz2.4GHz980mm 红外2.4GHz
功耗10mA低5mA20mA低10-50mA
安全性很好一般一般好无低
成本低中中中低高

历史

  • 2003年NXP((飞利浦))与索尼开发了一种可兼容当前 ISO14443 非接触式卡协议的无线通讯技术，并取名为NFC（Near Field CommunicaTIon）
  • 2004年由NXP(飞利浦)、索尼和诺基亚共同创建了一个非赢利性的行业协会——NFC Forum，旨在促进 NFC 技术的实施和标准化，确保设备和服务之间协同合作。NFC Forum在全球拥有数百个成员，包括：NOKIA、SONY、 Philips、LG、摩托罗拉、NXP、NEC、三星、atoam、Intel、其中 中国成员有魅族、步步高、vivo、OPPO、小米、中国移动、华为、中兴、上海同耀和台湾正隆等公司
  • 2007年：Innovision的NFC标签在英国的诺基亚6131手机中首次用于消费者试验
  • 2010 年：诺基亚 C7：首款支持 NFC 的智能手机发布
  • 2010年：三星Nexus S：第一款安卓NFC手机
  • 2011年：Research In Motion设备成为首批获得万事达卡全球PayPass服务认证的设备
  • 2015年11月：谷歌的Android Pay功能推出，是Apple Pay的直接竞争对手

技术特点

NFC所涉及的技术相对简单，它是从射频识别（RFID）技术演变而来，NFC芯片作为无线链路的一部分运行。一旦它被另一个芯片激活，当两个设备彼此保持几厘米时，可以在两个设备之间传输少量数据。NFC有三种工作模式

  • 主动模式：NFC终端可以作为一个读卡器，发出射频场去识别和读/写别的NFC设备信息
  • 被动模式：此时NFC终端则被模拟成一张卡，它只在其他设备发出的射频场中被动响应，被读/写信息
  • 双向模式：NFC终端双方都主动发出射频场来建立点对点的通信。相当于两个NFC设备都处于主动模式。

应用领域

amiibo就是NFC的产品
任天堂发行的amiibo就是NFC的产品
  • 数据传输：例如Android Beam，它于2011年在Android Ice Cream Sandwich 4.0中实现，允许通过将两部手机放在一起来传输照片，联系人等相关的资料；只要将两台设备的NFC都开启，就可以传输信息和数据。
  • 移动支付：大多数借记卡和信用卡已经内置了NFC标签，Samsung Pay、Google Pay和Apple Pay等软件都使用智能手机的NFC芯片进行非接触式支付，上述应用程序只是在获得发卡银行或金融机构的许可后模拟这些标签，配置完成后，您所要做的就是将智能手机或可穿戴设备靠近读卡器。
  • 快速配对：许多无线扬声器和耳机使用它来与智能手机交换配对信息。一些相机还使用它来快速启动Wi-Fi Direct连接，以便轻松传输照片和视频
  • 公共交通：许多城市的公共交通，包括香港、新加坡和伦敦，都使用基于NFC的卡作为公共交通的一种访问控制机制，因此出门不需要带交通卡。
  • 游戏：Amiibo 是任天堂官方推出的带有虚拟内容的实体手办或者卡片，玩家只需利用Switch的控制器读取模型内的数据后就能获得一些游戏中的特殊奖励，具体内容视游戏而定。Amiibo 的本质就是一张装有数据的 NFC 芯片。
  • 家庭自动化设备：一些智能家居平台，包括Home Assistant和Apple的HomeKit，也支持NFC。使用 Android 和 iOS 上的应用，您可以配置现成的 NFC 标签来控制设备或自动化。
  • 设备配置：2022年5月Nidec开发了一款设备，Commander S and Marshal 是世界上第一个带有应用程序控制的驱动器，作为每个驱动器的标准配置，使用 NFC 通信，它使用户能够快速与他们的驱动器对话

NFC芯片供应商

相关资源

Panthronics：NFC无线充电系统及物联网和支付系统芯片

ReadID:读取护照和身份信息

Identiv：由于尺寸限制，在药瓶上添加盲文或增加字体大小具有挑战性。Identiv的RFID标签和专有的Sporeader和编码技术成为该解决方案的驱动力，称为Speak RX

HID Global:提供的Apple Wallet中的员工徽章和学生证，用户只需使用iPhone或Apple Watch即可访问办公室门，电梯，旋转门，多功能打印机，宿舍，图书馆等等。它简单，方便，安全。它集成到现有的门禁系统中，易于分发和管理，并利用iPhone和Apple Watch的内置安全功能

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