1.什么是NFC
NFC应该是我们最熟悉的一种近场通信技术,因为它在我们生活中被广泛应用,如NFC门禁、NFC支付、NFC触碰连接、NFC公交地铁等。
NFC是从RFID演变来的一种短距离无线通信技术,它通过两个NFC设备的近距离接触,射频信号的空间感应可以在极短的距离内(几厘米以内)实现设备之间的数据交换和通信。
NFC的本质仍然是一种射频通信技术,只不过相对于RFID技术而言其传输距离更近、传输速率更快、通信更安全。
2.NFC原理简述
NFC的通信是基于两个设备之间射频信号时实现的。在实际应用中,根据不同场景下的通信需求和NFC的异步通信特性(即一方先发起通信需求,然后由另一方进行相应的回应),NFC通信模式主要分为被动通信模式和主动通信模式,任何的NFC设备都可以为主动设备或被动设备,两者之间基于射频信号以ASK方式(固定位数调制)或FSK(可变位数调制)方式进行载波调制,完成两个NFC设备之间的交互与数据传输。
1.被动模式:从字面上理解,被动模式是指,在NFC通信过程中,其中一个设备作为被动设备,不会主动发起通信请求,而是被动的等待其他设备的主动通信请求。
具体来讲,在NFC通信中,至少需要两个NFC设备的配合,其中NFC主动设备,在整个通信过程中会主动产生射频信号,并选择以106kbit/s、212kbit/s或424kbit/s其中一种传输速度,将数据发送到被动设备。被动设备不需要产生射频信信号,而是利用负载调制技术进行数据的收发。例如:手机公交卡应用场景中,手机是主动设备,而公交系统的读卡器则是被动设备,手机NFC支付、NFC门禁以及NFC汽车钥匙等。
以手机NFC公交卡为例:在被动通信模式中,公交收费读卡器作为被动设备,用户手机作为主动设备。被动设备在开启的状态下NFC芯片处于待机状态,不会主动产生射频信号,而主动设备在NFC功能在开启的状态,它会产生射信号,并通过射频信号将数据发送给被动设备。主动设备在靠近的被动设备的过程中,当被动设备的NFC天线感应到主动设备的信号时会自动被激活进入通信状态,接收用户手机发送的数据并读取智能手机中的NFC芯片内部保存的信息,进行刷卡认证,并完成相关扣费等操作。
2.主动模式:与被动通信模式不同,在主动通信模式中,通信的发起设备与目标设备在通信过程中,都需要主动产生自己的射频信号来完成交互和数据传输,这样即形成了对等网络通信模式,实现快速的连接过程。这种模式下可实现对等的P2P(Peerto
Peer)通信,应用于数据交换和传输等场景。
以两个智能手机之间的数据分享为例,A手机需要将一个数据分析给B手机,A手机为发起设备,B手机为接收设备。在主动通信模式中,发起设备NFC功能开启的状态下,用户在在设备中发起相应的数据分享操作,发起设备会主动产生射频信号,此时目标的设备处于侦听模式,当发起设备子靠近目标设备时,目标设备侦听到发起设备的信号,则会进入通信状态,并接收来自发起设备的数据,数据发送完成之后,发起设备则会停止产生射频信号,回归侦听模式;目标设备在接收完数据之后,需进行相应的回应的时,需主动产生射频信号,将相应的反馈信息通过射频信号发送出去。
在汽车钥匙的应用场景中,NFC数字钥匙不仅可以作为主要的数字钥匙方案,还可以作为一种补充方式,在手机没电或BLE、UWB无法正常工作时,通过NFC数字钥匙与车辆交互,实现车的解/锁和启动等功能。
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