Android NFC基础

基础知识

NFC协议

近场通信称为NFC。该技术类似于RFID标准。我们知道RF天线周围有两种类型的场。近场和远场。近场指的是靠近天线的电磁辐射（即达到2D 2 /λ的区域），远场指的是远离天线的EM辐射。NFC已经变得非常流行，因为短距离通信（几毫米）具有非常低的数据速率（几千比特/秒）。NFC协议基于ISO / IEC 18092中公布和概述的RFID标准。

NFC用于各种非接触式应用，包括铁路和办公室的访问控制，医疗保健，信息交换，支付以及消费电子产品。NFC基本上是一种点对点的通信方式。它总是需要发起者和目标。基于功率有两种类型的通信。在主动通信中，发起者和目标将交替生成d电磁场并相互通信。在被动模式下，目标将从NFC读取器获取电力。在被动模式下，使用贴纸很容易制作NFC目标，并且不需要电池。

NFC设备基于电感耦合工作。感应是通过使导线穿过磁场（H）产生电流。据我们所知，NFC设备内置了线圈。来自NFC设备的磁场在这些线圈中产生电力，这启动通过无线电波的数据传输。两个设备（目标和发起者）共享这种能力。

近场通信（NFC）是一种基于标准的短距离无线连接技术，它使用磁场感应来实现电子设备之间的通信。
NFC技术短距离是其运营和成功的关键。仅在短距离内操作可实现强大的固有安全性。
NFC是一种非接触式技术，因此不需要进行物理电气接触（因此使用NFC的卡不需要插入读卡器）。这避免了当卡被误处理而损坏时可能发生的接触不良问题。
NFC的工作频率为13.56 MHz，带宽为14 kHz。
发起方（轮询器）在电磁场内生成13.56 MHz载波。目标（监听器）通过改变负载调制来响应。
场强范围为1.5 A / m至7.5 A / m。
有两种应用距离：接近度的典型距离为4厘米。附近距离最远可达2米。
NFC为验证安全数据传输的识别协议提供了一种方法。

NFC标准定义了两种类型的NFC设备：
启动器（轮询器）设备启动通信并控制数据交换。
目标（侦听器）设备响应发起者的请求。

NFC规范

NFC标准从RFID规范演变而来，但有一套特定的标准来管理其操作，界面等。
NFC论坛由恩智浦NXP，索尼和诺基亚于2004年成立，旨在制定确保NFC设备和服务互操作性的规范。

NFC操作模式

NFC技术 有三种操作模式。它们是读写模式，点对点和卡仿真。

• 读/写器模式符合ISO / IEC 14443以及FeliCa规范。在此模式下，NFC设备可以读取标签。这里的标签通常集成在智能海报或贴纸中。
• 对等模式符合ISO / IEC 18092标准规范。在此模式下，设备是自供电的。这两个设备彼此通信并共享信息。该模式的用户可以交换蓝牙或WLAN链路建立参数以及交换数据，例如数字照片或虚拟名片。
• 在卡仿真模式中，存储在卡上的数据由NFC读取器读取。具有该模式的卡被称为智能卡并且用于各种应用，例如票务，支付，购买，转接访问控制机制等。在该模式中，NFC兼容设备就像智能卡一样与读取器通信。此模式是双向通信。

三种通讯模式：
读/写：允许应用程序以NFC论坛定义的消息格式传输数据的模式。
NFC卡仿真：使NFC设备可用作标准智能卡的模式。注意：数据传输在卡仿真模式下是安全的。
对等：支持设备到设备链路级通信的模式。

主动和被动两种操作模式：
在NFC通信的主动模式下，两个设备都会生成携带数据的RF信号。
在NFC通信的被动模式中，只有一个NFC设备生成RF场。 作为目标的第二无源设备使用负载调制技术将数据传输回主设备或发起器。

NFC频率和数据速率

NFC在大约13.56MHz的未许可ISM 频带中操作。它支持106 Kbps，212 kbps和424 Kbps的数据速率。NFC使用14KHz的带宽来映射RF载波上的数据。NFC RF调制频谱的边带可以扩展到+/- 1.8MHz。

NFC应用

NFC具有广泛的应用。其中很少概述如下。以下可以使用NFC手机和NFC智能卡。
•它用于机场和铁路的通行证，从智能海报获取信息，从信息亭获取信息，支付公共汽车或出租车费用。
•用于车辆调整座椅位置，打开门，支付停车费等。
•用于办公室的出入境位置，交换名片，登录PC，使用复印机打印等等
•这是在这家餐厅用使用信用卡的NFC用户等等。图2描述了NFC兼容的USIM中的付出，获得忠诚度积分，获得和使用优惠券，分享信息和优惠券。
•通过入口处的剧院体育场使用，获取活动信息等。
•它用于下载和个性化应用程序，检查使用历史记录，远程锁定电话等。

所有符合NFC的产品都使用N-Mark。它是识别和接受NFC兼容短程无线通信设备的全球标志。

NFC标签类型

有四种NFC标签类型即。标签1类型，标签2类型，标签3类型和标签4类型。

• Type 1标签：它基于ISO / IEC 14443A标准规范。此标签类型-1被读取以及读/写能力。内存大小介于96bytes到2kbytes之间。内存可以写保护。此类型1标记支持的数据速率为106 kbps。制造的一个这样的例子是Innovision Topaz。
• Type 2标签：它基于ISO / IEC 14443A标准。此标记还具有读/写保护，并且可写保护。可用的内存大小介于48字节到2千字节之间。支持的数据通信速度约为106 kbps。NFC标签类型-2由恩智浦制造，可作为NXP Mifate超轻型。
• Type 3标签：它基于JIS X 6319-4标准，在日本很受欢迎。标签可以是可读写的，也可以是只读的。该模式在制造期间预先配置。内存大小可达1Mbyte。支持的数据速率为212 kbps。这种类型3标签的例子是sony Felica。
• Type 4标签：此标签类型符合ISO / IEC 14443（A或/和B）标准。该标签也在制造时预先配置。此标记既可以读取也可以重写，也可以只读。内存大小最大 支持的是32 KB。支持的数据通信速度为106 Kbps。对于通信，需要使用符合ISO 7816-4的APDU。

NFC标签是没有电源的无源设备。 他们可以与有源NFC设备（有源NFC读取器/写入器）进行通信。
可以存储少量数据。 NFC标签上共同存储的数据是URL，其中NFC设备可以找到进一步的信息。
由于NFC标签是无源的，因此触摸标签上的NFC设备。 NFC标签从读取器/写入器获取少量电力以为标签电子设备供电。 然后启用标签以将少量信息传送到读取器/写入器。
存储在标签存储器中的数据将传输到支持NFC的设备。 这可以将设备定向到网站URL，或者它可以包含少量文本或其他数据。

NFC信令类型

NFC通信技术标准中使用 三种信令类型。这些信令类型中的任何一种用于发起者和目标之间或者阅读器和标签之间的通信。类型是NFC-A，NFC-B和NFC-F。

NFC设备通信存在三种信令技术：

• NFC-A对应于RFID A类通信。在A类通信中，米勒编码（延迟编码）与幅度调制100％一起使用。设备之间发送的信号必须从0增加到100％，以区分发送1和0.当使用A类通信时，数据以106 Kbps传输。
• NFC-B对应于RFID B类通信。 B类通信使用曼彻斯特编码，10％幅度调制为10％; 因此使用10％的变化（从低的90％到高的100％）。从低（90％）到高（100％）的变化表示0，而从高到低表示1。
• NFC-F是一种更快的RFID传输形式，称为FeliCa。在日本常见的FeliCa技术类似于NFC，但速度更快，目前更受欢迎。它用于各种服务，如地铁票，信用卡支付，以及办公楼和其他有限访问的地点的识别。

当阅读器和标签联系时，他们首先会传达他们可以理解的技术，并按照指定的协议传输数据。
提供不同的信令技术可确保各种类型的NFC技术可以相互通信。轻松访问是NFC的关键，也是其主要优势之一。

有几种安全架构可用于实现NFC应用：
可移动元素：
基于UICC（SIM）的安全元件，使用单线协议（SWP）与NFC控制器进行通信。
基于SD卡的安全元件，使用SD卡格式提供应用程序所需的安全功能。

不可拆卸的元素：
嵌入式硬件安全元件使用不可移动的SIM类型元素，该元素是移动电话的一部分。
安全元件在移动设备中作为基带处理器的一部分运行。
NFC安全元件接口：
SWP：连接SIM / UICC和NFC; UICC的C6引脚连接到NFC控制器。
DCLB：数字非接触式桥接器; 两条线路，DCLB_CLK和DCLB_IO，数据速率高达848 kbps。

测试

测试设置：需要两种类型的参考：
轮询参考
听力参考

测试用例：
信号时序
轮询模式下的信号强度
载波频率
聆听模式的灵敏度
在聆听模式下加载调制
帧延迟时间
测试必须涵盖RF测试和数字协议。
测试必须涵盖NFC-A，NFC-B和NFC-F

框架