Для учета и идентификации: решения NFC от Texas Instruments

Введение

На первый взгляд может показаться, что многочисленные беспроводные интерфейсы сегодня уже покрывают все возможные популярные задачи и сценарии, так что еще один вариант просто не нужен. Однако если посмотреть на развитие современных технологий, то можно заметить, что все больше внимания уделяется вопросам энергопотребления, особенно если речь идет о мобильных устройствах.

В частности версия 4.0 известного семейства протоколов Bluetooth как раз ориентирована на снижение затрат заряда батареи. Второй момент, который стоит упомянуть, состоит в том, что не для каждой задачи требуется большая дальность работы. Бывает даже наоборот — хочется явно ограничить расстояние между взаимодействующими устройствами.

Кроме очевидного снижения потребления, это также влияет и на безопасность. Да и про объемы передаваемых данных тоже можно сделать аналогичное замечание. Так что идея небыстрого беспроводного интерфейса, работающего на небольших расстояниях и отличающегося низким энергопотреблением вполне имеет право на существование.

За начальную точку отсчета в истории развития NFC можно принять 2004 год, когда Nokia, Philips и Sony объявили о создании форума NFC с целью разработки и стандартизации интерфейса взаимодействия различных устройств, основанного на касании.

Впрочем, первые версии спецификаций были созданы немного ранее. Пожалуй, по современным меркам технологию можно считать очень молодой (если не учитывать историю RFID), однако она уже достаточно часто встречается в реальных продуктах и сервисах. В частности, на прошедшем в конце февраля Mobile World Congress 2021 этой теме были посвящены многие стенды и демонстрации.

Такой знак можно встретить на устройствах с технологией NFC

Формальные характеристики интерфейса следующие: работа на расстоянии нескольких сантиметров, максимальная скорость обмена информацией около 400 Кбит/с, поддерживается полнодуплексный обмен данными, рабочая частота 13,56 МГц, время установления соединения не превышает 0,1 с, режим работы — точка–точка. Видно, что эти параметры кардинально отличают NFC от других популярных беспроводных интерфейсов.

Если говорить про устройства, то кроме активных контроллеров в NFC существуют и пассивные варианты (они обычно называются метками), которые получают питание беспроводным способом от активного контроллера. Одним из примеров являются современные карты для проезда на городском транспорте.

Один из простейших вариантов пассивной NFC-метки

Компактный размер контроллера и его низкое потребление позволяет реализовать NFC даже в таких небольших конструкциях, как SIM-карты или карты памяти microSD. Однако для полноценной работы необходимо использование специальной антенны. В телефонах она обычно находится на обратной стороне крышки батарейного отсека или же встроена в заднюю панель, если аппарат не предполагает съемной батареи.

Антенну NFC часто размещают на задней крышке смартфона

Небольшой радиус действия может негативно сказаться при использовании планшетов — найти нужное место для «прикладывания» может быть не так просто, как хотелось бы. Для решения этой проблемы некоторые производители помечают местонахождение антенны специальным знаком.

С точки зрения безопасности, разработчики не стали реализовывать элементы защиты от перехвата и атаки ретрансляции. Это конечно затрудняет реализацию безопасных решений, поскольку требует от самих приложений защиты на более высоком уровне. Отметим, что на самом деле аналогично ведет себя и такой известный протокол, как TCP/IP.

Пожалуй, самое главное, что нужно сегодня знать о NFC, это то, что сам по себе интерфейс не дает никаких реальных практических сценариев использования или решений. В отличие, например, от Bluetooth, профили которого четко описывают, как передать файл, как подключить гарнитуру или обеспечить сетевой доступ, NFC является только базой, а непосредственные сценарии работы обеспечиваются дополнительным программным обеспечением, которое работает через него.

Интересно, что любые установленные на смартфон или планшет программы могут зарегистрироваться в операционной системе как обработчики событий, связанных с NFC, и тогда при внешнем «вызове» вы увидите стандартное меню «чем вы хотите осуществить это действие?».

Форум NFC старается помочь с этой неопределенностью, предлагая стандартизировать протоколы для определенных сценариев (в частности NDEF для хранения коротких сообщений на метках и SNEP (Simple NDEF Exchange Protocol) для обмена информацией между устройствами), однако практическое определение совместимости конкретных устройств обычно затруднено отсутствием детальной информации от производителя и средств диагностики.

Использование готовых меток для управления устройством

Одним из активных участников процесса внедрения NFC является компания Sony. В ее аппаратах предустановленна программа Smart Connect, поддерживающая работу с оригинальными метками Sony. При желании с использованием утилиты SmartTag Maker вы можете создать их самостоятельно из чистых заготовок.

Для работы системы используется формат NDEF URI с кодированием номера/цвета метки в текстовой ссылке. Всего система предусматривает до восьми меток, которые обозначены как «дом», «офис», «машина», «спальня», «слушать», «играть», «активности», «смотреть».

Вариант оригинальных меток Sony SmartTags

Сама программа Smart Connect работает не только с NFC-метками, но и с другими подключаемыми к телефону устройствами, включая гарнитуры, блок питания, устройства Bluetooth. Достаточно удобно, что штатные настройки уже неплохо соответствуют указанным выше сценариям. При этом пользователь может перепрограммировать все схемы; в каждой из них указывается набор из условия и действий.

Настройка работы с метками в Sony Smart Connect

В качестве условия можно использовать опознание метки или подключение устройства, дополнительно можно ограничить время работы схемы. Набор действий достаточно широкий, в него входят запуск приложения, открытие ссылки в браузере, запуск музыки, регулировка громкости и режима, подключение аудиоустройства Bluetooth, отправка SMS, звонок, управление беспроводными интерфейсами, регулировка яркости и другие действия.

Но на самом деле не обязательно использовать фирменные метки Sony — можно найти применение и готовым меткам, не допускающим перезаписи информации. Например, это могут быть использованные транспортные карты. Дело в том, что каждая из них имеет собственный уникальный идентификатор, который можно привязать к определенным действиям специальными программами.

В магазине Play Store есть несколько утилит для этого сценария, упомянем пару из них:

Напомним, что не стоит устанавливать сразу несколько подобных программ. Удобства от такого режима не добавится, поскольку при обнаружении метки на экране телефона будет возникать диалоговое окно с выбором программы для ее обработки.

Во время поиска программ для работы с метками мы также встретились с еще одним классом утилит, которые могут быть интересны в случае наличия записываемых меток. Эти программы используют собственный оригинальный формат записей, работать с которым могут только они сами. При этом набор возможных действий почти не отличается от описанных выше:

• NFC Actions: возможность работы с облачным сервисом для хранения действий меток, запуск приложений, все традиционные для NDEF действия и несколько дополнительных (включение Wi-Fi, фонарика и т. п.);
• NFC Profile: изменение некоторых параметров конфигурации устройства, включая состояние беспроводных интерфейсов, будильник, а также запуск программ;
• NFC Smart Q: опции по настройке режимов телефона, запуску приложений, можно использовать несколько записей на одной метке, дополнительно создается короткая web-ссылка стандартного формата NDEF, которая позволяет на новом устройстве загрузить данную программу и использовать некоторые из опций;
• NFC Task Launcher: кроме меток NFC может активировать настройки по подключению к Bluetooth или Wi-Fi, среди действий есть переключение режимов, интерфейсов, громкости и настроек экрана, публикации в социальных сетях, отправка e-mail и SMS, запуск приложений, открытие страниц в браузере, управление медиаплеером, настройка будильника, телефонный звонок.

Напомним, что в настоящий момент чтение метки осуществляется только при разблокированном аппарате. Так что сценарий «пришел домой, положил телефон на тумбочку — автоматически переключил профиль, отключил звонок и Bluetooth, настроил будильник» потребует от пользователя некоторых действий. Такое поведение все-таки немного ограничивает возможности программ.

Чтение и запись меток

Описанный Android Beam использует возможность передачи и обработки коротких информационных сообщений. Однако в реальности их можно не только передавать с телефона, но и считывать с пассивных меток. В некотором смысле эта технология аналогична известным QR-кодам, которые считываются фотокамерой телефона.

При этом полезная информация (например, ссылка на страницу сайта) занимает буквально несколько десятков байт. Метки могут использоваться компаниями, например, для продвижения своих товаров или услуг. Учитывая компактный размер пассивной метки (точнее, сравнимую с листом бумаги толщину — из-за антенны площадь будет все-таки значительной, не менее пятирублевой монеты), она может быть размещена практически в любом месте: на коробке с товаром, в журнале, на информационной стойке и других местах.

Пассивные метки NFC могут быть изготовлены в виде брелков

Если же говорить про собственноручное изготовление меток, то и это вполне осуществимый сценарий. Для этого нужно приобрести чистые заготовки и с использованием специальной программы для телефона записать на них требуемую информацию. Для примера мы купили несколько разных вариантов: наклейку минимальной толщины, защищенный кружочек из пластика и брелки.

Все они имели совсем небольшой объем памяти — всего 144 байта (на рынке присутствуют варианты и на 4 КБ). Число циклов перезаписи указано не было, но для большинства сценариев применения этот параметр не критичен. Для работы с метками можно рекомендовать программы NXP Semiconductors — TagInfo и TagWriter.

Чтение меток в NXP Semiconductors TagInfo

Первая позволит вам считать данные с метки и расшифровать информацию по стандарту NDEF, а вторая поможет создать собственные метки. При этом поддерживаются несколько подвариантов NDEF: контакт, ссылка, текст, SMS, почтовое сообщение, телефонный номер, соединение по Bluetooth, географическое расположение, ссылка на локальный файл, запуск приложения, URI.

Обратите внимание, что при создании записи нужно учитывать объем хранимых данных. Например, фотография контакта может занимать несколько килобайт, сообщения или текст также легко могут выйти за 144 байта. Кстати, программа NFC TagInfo компании NFC Research Lab со специальным плагином может прочитать и показать вам цветную фотографию из биометрического паспорта.

Запись меток в NXP Semiconductors TagWriter

Отметим, что автоматическая обработка считанных меток зависит от контента. В частности, иногда требуются дополнительные подтверждение для осуществления самого действия. Например, в случае SMS открывается заполненная форма сообщения, но собственно отправку должен подтвердить пользователь.

А вот записанная web-ссылка может сразу открываться в браузере. Любая автоматизация связана с потерей контроля, так что и описанные возможности стоит применять осторожно, поскольку простой заменой или перепрограммированием меток злоумышленники могут перенаправить вас на подставной сайт вместо оригинального. Штатных настроек ОС для ограничения подобного автозапуска мы не обнаружили (если только не отключить сам NFC).

Еще один важный момент при использовании меток в публичных местах — защита от перезаписи. При записи метки вы можете поставить флаг защиты, который будет блокировать все попытки изменения информации, но снять его будет уже невозможно. Так что метка будет в дальнейшем использоваться в режиме «только для чтения». Для домашнего применения это в большинстве случаев не очень критично.

Упомянем еще несколько программ для записи меток:

Android beam

Для начала нужно убедиться, что оба устройства имеют включенный NFC, активный Android Beam, а их экраны разблокированы. На тех моделях, что мы тестировали, NFC работает только в том случае, если включен экран и устройство полностью разблокировано. Но возможно, в других аппаратах будет использован и другой алгоритм.

В любом случае, активный интерфейс требует для работы совсем немного энергии батареи, и пока описанный подход выглядит вполне разумно. Один из вариантов упрощения работы — отключение экрана блокировки. В этом случае для опознавания метки будет достаточно просто включить смартфон.

Другим неудобством является необходимость подтверждения операции касанием экрана после того, как устройства найдут друг друга. Это не всегда просто сделать без нарушения связи, тем более когда оба устройства находятся на весу в руках у двух разных людей.

Включение технологии NFC

Следующим шагом надо выбрать одно из приложений на аппарате, с которого планируется передача. В частности это могут быть:

Далее приближаете устройства друг к другу. При обнаружении партнера вы услышите сигнал на устройстве-отправителе, и изображение на рабочем столе уменьшится. В этот момент нужно коснуться экранной картинки и держать палец, пока не услышите второй сигнал — об успешной передаче.

Передача приложения через Android Beam

Мы попробовали указанные в списке варианты, и практически все они действительно работают. Даже то, что наши устройства были выпущены разными производителями, не помешало им найти общий язык. Но несколько комментариев все-таки стоит сделать. С маршрутами в Google Maps проблем нет, а вариант с местом не очень интересен, т. к. передается только текущее отображение карты.

Точка же, отмеченная на экране исходного телефона, к получателю не попадает. Ситуация исправляется использованием приложения «Адреса», которое передает данные корректно. При отправке контактов теряется фотография, поскольку с технической точки зрения формат передачи соответствует текстовым файлам vcf.

Если говорить про приложения, то отправить можно не только установленные на телефоне, но и просто открытые карточки в Google Play. Аналогично поддерживаются книги и другой контент из магазина. Естественно, речь идет о передаче ссылок, а не самих загруженных или тем более купленных элементов.

С отправкой фотографий обнаружилась проблема: аппарат Sony оказался неспособен работать с данными такого типа. Официальная формулировка звучит как «Устройство получателя не поддерживает передачу больших объемов данных через Android Beam». Вот вам и первый признак молодости интерфейса или же недостаточной детализации технических спецификаций устройств.

Формально мы имеем в двух аппаратах и NFC, и Android Beam, а на практике их реальные возможности существенно отличаются, и узнать об этом можно только в результате проверки. Что уж говорить про менее именитых производителей — их вариант реализации данной технологии может быть совсем непредсказуемым.

Кстати, что касается самой работы Android Beam. В описании технологии указывается, что для передачи данных используется установление связи по Bluetooth после первоначального согласования настроек по NFC. Учитывая, что все работающие форматы предполагали действительно небольшой объем передаваемых данных, для них вполне хватало и скорости NFC, а вот для фотографий его было бы явно мало.

Так что можно предположить, что в Sony как раз и не реализовано переключение на более скоростной интерфейс. Понять, является ли эта проблема программной (напомним, что на этом устройстве установлен Android 4.0.4) или аппаратной, не представляется возможным.

Мы попытались также отправить собственную музыку и видео аналогичным образом из соответствующих приложений, но на приемнике ничего не появлялось.

Транспондеры серии trf796xa

Микросхемы TRF796xA и TRF7970A [5] являются высокопроизводительными приемопередатчиками диапазона 13,56 МГц со встроенными устройствами формирования пакетов с поддержкой стандартов ISO/IEC 15693, ISO/IEC 18000-3, ISO/IEC 14443A и B (рисунок 3).

TRF7970A, как наиболее современный представитель семейства трансиверов TRF79xxA, поддерживает NFC-стандарты NFCIP-1 (ISO/IEC 18092) и NFCIP-2 (ISO/IEC 21481).

Встроенные блоки кодирования-декодирования данных, формирования пакетов, а также большой FIFO-буфер позволяют достаточно легко осуществлять взаимодействие по радиоканалу. Детектор наличия поля может активировать выход устройства из спящего режима, оптимизируя тем самым общее энергопотребление устройства.

Широкий диапазон допустимых напряжений питания 2,7…5,5 В допускает применение транспондера в устройствах с различными уровнями напряжений – и в устройствах с логическими уровнями 3 В, и с устройствами 5 В. Также возможна работа транспондера при сильно разряженной батарее питания.

Приемопередатчик TRF79xxA позволяет реализовывать различные протоколы обмена для диапазона 13,56 МГц, включая нестандартные.

Основные возможности:

• поддержка стандартов ISO 14443A, ISO 14443B, ISO 15693, ISO/IEC 18000-3 (Mode 1);
• диапазон напряжений питания 2,7…5,5 В;
• встроенный стабилизатор питания (выходной ток до 20 мА);
• потребление в режиме ожидания – 120 мкА, в режиме сна – менее 1 мкА;
• параллельный или последовательный (SPI) интерфейс с хост-системой;
• встроенные блоки формирования пакетов, проверки контрольной суммы, контроля четности;
• скорость передачи данных – до 848 кбит/с;
• тактовый выход для хост-контроллера;
• программируемый антенный усилитель;
• выходной усилитель с поддержкой OOK- или ASK-модуляции;
• программируемая выходная мощность – 100 или 200 мВт;
• прием и декодирование нескольких поднесущих.

RF430FRL15xH [7, 8] является транспондером диапазона 13,56 МГц со встроенным 16-битным малопотребляющим контроллером MSP430 (рисунок 6). Для хранения программы и данных используется энергонезависимая оперативная память технологии FRAM.

FRAM эффективна в NFC-приложениях благодаря высокой скорости работы и низкому энергопотреблению в сочетании с сохранением данных при выключении питания. Энергонезависимость встроенной FRAM-памяти RF430FRL15xH позволяет свободно применять данный транспондер и в приложениях с автономным питанием, и в приложениях с питанием за счет внешнего электромагнитного поля считывателя.

RF430FRL15xH поддерживает обмен данными, установку параметров и конфигурирование посредством беспроводного интерфейса (стандарты ISO/IEC 15693, ISO18000-3), а также при помощи SPI- или I2C-интерфейса.

Встроенный датчик температуры, малопотребляющий 14-битный АЦП, два конфигурируемых аналоговых усилителя позволяют применять RF430FRL15xH в качестве самостоятельного сенсорного узла, обслуживающего как цифровые, так и аналоговые датчики.

Заключение

По состоянию на весну 2021 года можно сказать, что технология NFC уже уверенно занимает место в современных смартфонах топового и среднего уровня. Косвенно интерес к ней можно оценить по количеству программ в Play Store: одних только бесплатных проектов есть уже несколько сотен.

Учитывая доминирование на рынке (особенно по числу моделей) платформы Android, именно она является сегодня наиболее популярной для NFC-устройств. В iOS штатных средств для NFC не предусмотрено, а Windows Phone 8 имеет существенно ограниченные возможности работы с NFC для сторонних приложений.

Сама по себе технология NFC имеет несколько особенностей, позволяющих ей занять уникальное положение:

• бесконтактная передача данных;
• работа только на небольших расстояниях;
• возможность обмена информацией с другими устройствами или пассивными метками;
• низкая стоимость решения;
• низкое энергопотребление;
• низкая скорость передачи данных.

В настоящий момент для смартфонов и планшетов можно отметить три наиболее актуальных варианта использования NFC: обмен данными между устройствами (контакты, приложения, ссылки, фотографии и другие файлы), чтение меток со специальной информацией и изменение режимов/настроек/профилей устройства, быстрое сопряжение с периферийными устройствами (например, гарнитурами).

В первом случае можно попробовать работать со стандартной программой Android Beam или установить альтернативные варианты. Они могут быть полезны при необходимости высокой скорости обмена (по Wi-Fi), но требуют наличия одинаковой программы на каждом устройстве.

Пассивные метки могут использоваться практически везде — от плакатов до журналов и бирок на товарах. В них можно записать информацию о продукте, ссылку на сайт, настройки Wi-Fi, контактные данные, географические координаты или другой небольшой объем данных.

Распространение такого способа обмена информацией напрямую зависит от числа совместимых устройств у пользователей. Этот сценарий можно сравнить с распространенными кодами QR, которые сегодня, пожалуй, все-таки проще с точки зрения реализации и более популярны.

Для изменения системных настроек можно использовать с некоторыми программами даже метки без возможности записи, так что попробовать в деле такой сценарий смогут многие пользователи. Правда, надо отметить, что в таком случае набор опций будет записан в конкретном устройстве, и с переносом его на другой аппарат могут быть сложности.

Большинство утилит подобного назначения все-таки требуют собственных записанных меток, что позволяет им хранить всю требуемую информацию в закодированном виде непосредственно в метке (или облаке), так что для использования данных настроек на другом аппарате достаточно будет иметь на нем такую же программу.

Мы не рассматривали в этой статье такие сценарии использования NFC, как платежные системы, электронные кошельки и микроплатежи, билеты и купоны, транспортные карты и пропуска. Эти темы, особенно первая, заслуживают отдельного рассмотрения. Мы постараемся вернуться к ним при наличии читательского интереса и распространении подобных решений.

Плюсы и минусы технологии

*{padding:0;margin:0;overflow:hidden}html,body{height:100%}img,svg{position:absolute;width:100%;top:0;bottom:0;margin:auto}svg{left:calc(50% — 34px)}» frameborder=»0″ allow=»accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture» allowfullscreen>

Как мы убедились ранее, у технологии NFC имеется множество достоинств, но и недостатки также присутствуют.

Технология NFC — яркий пример того, как современные идеи могут облегчить каждодневную рутину. Больше не нужно беспокоиться о том, что вы забыли дома кошелек с деньгами, пропуск, бонусную карту или проездной билет — они всегда под рукой и находятся в вашем смартфоне. А задав нужные команды, с помощью NFC можно автоматизировать бытовые и рабочие процессы.

Еще каких-то пару лет назад данная технология была уделом лишь флагманских смартфонов. Но количество устройств с поддержкой NFC неуклонно растет, и не за горами времена, когда на рынке не останется устройств без этой технологии, а мы уже не сможем представить себе жизнь без NFC.

Обмен информацией между устройствами

За исключением Android Beam описанные выше сценарии предполагают работу одного телефона с меткой или специализированным терминалом. Если же говорить про прямую связь аппаратов между собой, то основной вопрос здесь — совместимость. Конечно, в случае продуктов одного производителя, особенно крупного, у того есть возможность просто установить в прошивку соответствующую программу.

Учитывая, что собственная скорость NFC очень мала, для быстрой передачи файлов обычно используется Bluetooth или Wi-Fi, а NFC работает только на этапе согласования параметров подключения и установления связи. Для проверки этого сценария мы попробовали на наших устройствах несколько программ для передачи файлов с заявленной поддержкой NFC.

Send! File Transfer (NFC) в бесплатной версии позволяет обмениваться файлами фотографий, музыки и видео. Для установления связи можно использовать NFC или QR-коды. Передача осуществляется через Bluetooth или Wi-Fi (в случае, если оба устройства имеют поддержку Wi-Fi Direct, которой в использовавшемся телефоне Sony не оказалось). В итоге нам удалось увидеть скорость на уровне 65 КБ/с, что, конечно, слишком мало даже для фотографий.

Обмен данными в Send! File Transfer

Blue NFC, как понятно из названия, также упрощает обмен файлами по Bluetooth, заменяя этапы включения, поиска и сопряжения на касание с обменом информацией по NFC. Скорость работы не очень велика — на уровне упомянутой выше программы.

File Expert HD также использует Bluetooth, но скорость составляет уже 100-200 КБ/с. Правда, справедливости ради стоит заметить, что в этой программе есть и много других режимов обмена файлами.

Еще более высокую скорость показала утилита SuperBeam WiFi Direct Share. Она менее универсальна, чем File Expert HD, однако способна обеспечить соединение по Wi-Fi, даже если у устройств нет поддержки Wi-Fi Direct. А скорость передачи составила в наших тестах около 2 МБ/с, что уже очень неплохо.

Таким образом даже видеоролики в несколько десятков мегабайт можно будет перенести за разумное время. Как и ранее, NFC используется здесь только для начальной настройки соединения устройств. Поддерживается передача любых типов файлов. Утилита встраивается в стандартное меню приложений «поделиться».

Обновление по контроллера по nfc-каналу

Начальный загрузчик (bootstrap loader – BSL) позволяет осуществлять доступ к памяти MSP430 во время прототипирования, для обновления прошивки контроллера в готовом изделии и для сервисного обслуживания устройства. В то время как в младших сериях контроллеров семейства MSP430 BSL (рисунок 4) загрузчик располагается в ROM-памяти и доступен только для чтения, в сериях MSP430F5xx и MSP430F6xx загрузчик располагается в защищенной области FLASH-памяти [6]. Это не только обеспечивает ему защиту при стирании памяти, но и позволяет выполнять следующие задачи:

• использовать различные протоколы и интерфейсы, такие как UART, USB, SPI, I2C, NFC, и sub-1GHz;
• назначать различные события для запуска BSL, вплоть до нажатия кнопки;
• добавлять проверку целостности загружаемых или загруженных данных и кода, например, путем вычисления контрольной суммы (CRC);
• изменять скорость передачи данных.

Сам загрузчик состоит из трех основных частей:

• периферийного интерфейса (PI), который принимает и декодирует команды загрузчика, а также содержит драйвера основных интерфейсов – UART и SPI (в частности, можно взаимодействовать с загрузчиком посредством транспондера TRF7970A);
• интерпретатора команд (CI), который принимает и выполняет команды;
• BSL API – набора функций, являющегося промежуточным звеном между интерпретатором команд и встроенной памятью контроллера.

С учетом ограничений на размер загрузчика в 2 кбайта, NCF BSL поддерживает только небольшую часть NFC-протокола, необходимую для простых операций передачи данных.

Целевое устройство изначально находится в режиме пассивного ожидания, предусмотренного в TRF7970A при активировании режима Single Device Detection (SDD), что позволяет снизить требования к объему занимаемой памяти. Скорость данных при установлении соединения – 106 кбит/с.

Скорость прошивки вполне сопоставима со скоростями работы через COM-порт (рисунок 5). (В примере задействованы отладочные платы MSP-EXP430F5529 и MSP-EXP430F5438 с подключенными к ним NFC-платами TRF7970ATB).

Nfc-технология сегодня

Всё активнее встраивая NFC-чипы, производители электроники нередко просто забывают рассказать пользователям, что даёт эта технология. Не говоря уже о том, что не обеспечивается достаточная простота использования, далеко не все могут с первого раза понять, как пользоваться встроенным в смартфон NFC-чипом.

Всё большую популярность набирают «умные» телевизоры с NFC, к примеру, модель из этой категории. Технология значительно упрощает подключение мобильного устройства. Хотите просмотреть новые фотографии со смартфона на большом экране?

NFC-модулями оборудованы современные карманные принтеры, осуществить печать на которых пользователь может действительно всего-лишь касанием пальца. Имеет их телефонная гарнитура, умные часы и браслеты, для подключения которых всего лишь и нужно, что просто поднести устройство к телефону.

Пишем данные

Для записи данных будем использовать NFC TagWriter. Пользоваться приложением довольно просто. Запускаем, тапаем по пункту Create, write and store, выбираем New, далее выбираем тип записываемых данных. Наиболее полезные типы: контакт, простой текст, телефонный номер, данные для Bluetooth-соединения, URI и приложение. В списке есть даже закладка веб-браузера и email-сообщение, но для чего они нужны, не совсем понятно.

Далее заполняем необходимые поля (например, адрес веб-сайта в случае с URI), нажимаем Next и попадаем на экран опций (скриншот «NFC TagWriter: опции сообщения»). Здесь можно указать приложение, которое будет запущено после прочтения метки (Add launch application) и установить защиту на перезапись сторонним устройством (Apply Soft Protection).

Вновь нажимаем Next и подносим смартфон к тегу. Вуаля, наши данные в нем. Теперь их можно прочитать любым смартфоном с поддержкой NFC. Но что это в конечном итоге дает?

Поддержка в смартфонах

Первым телефоном с интегрированной поддержкой NFC был Nokia 6131, выпущенный еще в 2006 году. Тогда встроенный NFC-чип был всего лишь игрушкой для демонстрации возможностей созданной два года назад технологии. Смартфон был оснащен софтом для считывания NFC-меток, но ввиду их тогдашней дороговизны и почти нулевой популярности технологии ни на какое серьезное применение данная особенность смартфона не претендовала.

После некоторого затишья популяризацией NFC занялась компания Google, выпустившая в 2021 году смартфон Samsung Nexus S и приложение Google Wallet, которое позволяло расплачиваться виртуальными кредитками, используя NFC. На следующий год Google стала ведущим участником NFC Forum и представила Android 4.

Сегодня NFC оснащаются почти все выпускаемые смартфоны. Соответствующий модуль есть даже в сверхбюджетных чипах Mediatek, так что большая часть новых китайских смартфонов стоимостью 5000 рублей тоже им оснащены. В любом случае присутствие чипа NFC легко проверить по наличию пункта «Беспроводные сети -> NFC» в настройках.

Канал связи nfc: роли устройств, режимы подключения

Привлекательность NFC в том, что с использованием этой технологии создание СКУД становится быстрой процедурой, не требующей дополнительных трудовых ресурсов. Все, что нужно иметь:

• Управляющий компьютер;
• Считывающий терминал, предназначенный для чтения информации с идентификаторов, которым всегда может быть смартфон, планшет;
• Идентификаторы. В их роли могут выступать, как привычные карты, так и персонализированные устройства NFC сотрудников.

Чтобы интегрировать NFC пропуск в телефон, достаточно установить на него специальное приложение и персонализировать. После чего сотрудник будет вправе беспрепятственно попадать на рабочее место. При необходимости эмуляция NFC метки может выполняться любое количество раз.

В стандарте определены три возможных режима работы устройств NFC:

• режим «точка-точка»;
• режим эмуляции карты;
• режим считывателя.

Режим «точка-точка» предусматривает двунаправленный обмен данными между устройствами. При этом каждое из устройств может при необходимости инициировать обмен.

В режиме эмуляции карты NFC-устройство функционирует как бесконтактная карта/метка.

Прием и передача данных

Следующий очевидный вариант использования NFC — передача данных. Естественно не крупных файлов, а, например, ссылок на веб-страницы, координат и маршрутов на карте, контактов и ссылок на приложения. Впрочем, передача фотографий или видео не запрещена, просто она займет слишком много времени.

На некоторых рекламных плакатах или витринах в магазинах можно заметить логотип NFC. Если поднести к ним смартфон, на него будут переданы ссылки на сайт с описанием товара, скидочные купоны, рекламные предложения и другая информация. 

Как правило, модуль NFC находится в задней части устройств и достаточно прислонить смартфоны друг к другу или к метке NFC, после чего запускается обмен данных в активном режиме. Плюс — высокая скорость соединения двух устройств, однако скорость передачи данных невысока, поэтому NFC не получил широкого распространения в этой роли.

Метки

Например, садясь в машину, вы обычно повышаете яркость экрана до максимума и запускаете «Google Карты» для навигации. Чтобы проделать это, потребуется немало действий. Если же у вас есть NFC-метка, запрограммированная на эти действия, то достаточно прикоснуться к ней смартфоном – и всё произойдёт само собой.

Вернувшись же домой, вы ложитесь в постель и хотите почитать. Вам нужно изменить цветовую температуру экрана, понизить яркость, открыть приложение-читалку с книгой и, конечно же, не забыть установить будильник. Чтобы сделать это за долю секунды, достаточно иметь под рукой заранее запрограммированную на эти действия метку и приложить к ней смартфон. Раз-два – и готово!

Впрочем, будем объективны. Для подавляющего числа пользователей удобство NFC-меток покажется несколько надуманным, ведь в ежедневных поездках из дома на работу и обратно навигатор не нужен, а запрограммировать будильник на смартфоне нужно лишь раз – и всё.

Идентификация личности

Наряду с банковской картой, NFC можно использовать в качестве средства подтверждения личности. Так, смартфон может отображать данные электронного паспорта, водительского удостоверения, студенческого билета или пропуска на работу. Это удобно, поскольку смартфон всегда имеется под рукой, а документ можно оставить дома (если закон позволяет использовать его электронные версии).

Телефон будет отображать не только номер документа, но и фотографию владельца или его подпись. А некоторые учебные заведения позволяют не только проходить в различные помещения, но и оплачивать питание или другие услуги при помощи документа в формате NFC.

В будущем планируется развивать это направление в сфере гостиничного и туристического бизнеса. С помощью NFC можно будет открыть дверь своего гостиничного номера, получить посадочный талон и зарегистрировать багаж в аэропорту. 

Пакет по nfc link sw

Основной программной библиотекой для работы с NFC-устройствами серии TRF79xx производства компании Texas Instruments является программный пакет NFCLink) [11, 12]. Его структура изображена на рисунке 9.

NFCLink поддерживает встраиваемые контроллеры Texas Instruments семейств MSP430™, Tiva™ C и OMAP™ и состоит из следующих частей:

• драйверов для работы с TRF79xx;
• набора API-функций NFC, RFID;
• интерфейса с хост-системой (NFC Controller I/F – NCI), включая поддержку операционных систем Android, Linux и Windows® 7 и 8.

Модульная структура пакета NFC Link позволяет легко выбрать нужные компоненты и функции, требуемые в конкретном приложении. Также этот пакет позволяет создавать приложения, выходящие за рамки стандартного NFC-протокола, используя аппаратные возможности транспондеров TRF79хх.

Nfc: частотный диапазон, скорости обмена, описание протокола nfcip

NFC позволяет осуществлять обмен данными между устройствами с относительно высокой скоростью, сравнимой с технологиями BLE и ZigBee, однако эффективные расстояния редко превышают несколько десятков сантиметров (рисунок 1). С одной стороны, это ограничивает область применения персональными устройствами или карточками, с другой – благодаря ограниченному радиусу действия, несколько повышается безопасность обмена данными. Кроме того, в ряде случаев NFC-устройства не нуждаются в источнике питания.

Области применения NFC на сегодняшний день включают в себя:

• безналичные платежи;
• оплату проезда в муниципальном транспорте;
• системы учета времени и контроля исполнения;
• системы идентификации и контроля доступа;
• интерактивные стенды и постеры;
• настройка совместной работы Bluetooth или Wi-Fi-устройств.