Программатор nfc

Принцип работы

У NFC, как и у RFID, при обмене есть инициатор и цель, но новая технология позволяет куда больше, чем простой обмен идентификатором и чтение или запись информации цели. Наиболее значимым различием между этими двумя технологиями является то, что у NFC целями часто являются программируемые устройства, такие как смартфоны. Это означает, что можно обмениваться не только статичными данными, но и каждый раз генерировать ответ на запрашиваемую инициатором информацию.

У NFC устройств есть два режима взаимодействия. Если инициатор излучает радиочастотные волны, а цель за счёт инициатора получает питание, то такой режим взаимодействия называют пассивным. При активном режиме у инициатора и цели свои собственные источники питания, и они независимы друг от друга. Данные режимы совпадают с режимами RFID.

https://www.youtube.com/watch?v=Tvf5bvNuD_4

NFC устройства также имеют три способа работы. Они могут работать в режиме чтения информации с цели или записи на неё. Они могут эмулировать карты, ведя себя как RFID-метки, когда они в поле другого NFC или RFID устройства. Или они могут работать в режиме peer-to-peer (P2P), в котором они обмениваются данными сразу в обоих направлениях.

Первым главным отличием NFC от RFID является способ взаимодействия peer-to-peer, который реализован с помощью ГОСТ Р ИСО/МЭК 18092. Обмен данными P2P реализуется двумя протоколами — протоколом подуровня управления логической связью (LLCP — logical link control protocol) и простым протоколом обмена данными NDEF (SNEP — simple NDEF exchange format).

Если кратко, то, как и в пассивных RFID-чипах, NFC использует:

  • антенну;
  • блок безопасности.

Программатор nfc

Антенна передает информацию между меткой и считывающим устройством.

Также при помощи антенны происходит питание микрочипов внутри NFC-метки.

Блок безопасности состоит из набора микросхем, часть из которых хранит пользовательские данные, а другая занимается расшифровкой сигнала, считыванием и записью информации.

Блок безопасности может быть, как физическим устройством – конкретными чипами на NFC-метке, так и эмулироваться программными средствами, как в случае с PDA – смартфонами, КПК, смарт часами и другими портативными устройствами.

В целом устройство напоминает микрокомпьютер – тут даже есть свой процессор и оперативная память.

Благодаря своей конструкции NFC-метка не требует питания, стоит дешево и позволяет перепрограммировать себя под разные задачи. Но есть и ограничение – для организации обмена данными нужен хотя бы один активный контроллер NFC.

Смартфон как способ оплаты

Программатор nfc

NFC совместима со стандартом ISO 14443 и объединяет множество бесконтактных карт, в том числе банковские карты, поддерживающее MasterCard PayPass или VISA PayWave. Пластиковая карта содержит микропроцессор с ОС и платежным приложением для взаимодействия с данными конкретного клиента. Как только карту вставляют в терминал или проводят по нему, она получает энергию для запуска операционной системы. В случае с бесконтактными картами питание, как мы уже говорили, получается при помощи электромагнитного поля считывателя.

С появлением бесконтактных карт платежным инструментом по сути может выступать не обязательно карта, а смартфон, часы, брелок и так далее — важна не форма, а наличие необходимого набора функций. Ведь в смартфонах с поддержкой NFC так же, как и в пластиковых картах, есть микропроцессор. Начиная с Android 4.

Чтобы управлять бесконтактными приложениями удаленно, производители смартфонов и поставщики услуг подключаются к TSM — службе, которая обеспечивает доступ к защищенным данным на терминалах с поддержкой NFC. Она удаленно управляет чипами Secure Element в смартфонах, сам смартфон при этом является своего рода модемом, работающим через безопасный канал связи.

При совершении покупок свыше 1000 рублей вас могут попросить ввести PIN-код или поставить подпись на чеке — здесь уже все зависит от банка.

Архитектура NFC

В архитектуре NFC есть несколько уровней. Самый низкий из них — физический, который реализован ЦПУ и другим аппаратным комплексом, через который происходит взаимодействие. В середине находятся данные о пакетах и транспортный уровень, затем формат данных уровней, и в конце программное обеспечение.

На физическом уровне NFC работает по алгоритму, описанному в ГОСТ для RFID (ГОСТ Р ИСО/МЭК 14443-2-2014), где говорится о маломощных радиосигналах частотой 13,56 МГц. Затем идёт уровень, который описывает разбивку потока данных на фреймы (ГОСТ Р ИСО/МЭК 14443-3-2014). Любые радиоконтроллеры, которые используются в телефоне, планшете или подсоединяются к компьютеру или микроконтроллеру, являются отдельными аппаратными компонентами.

Они взаимодействуют с главным процессором посредством одного или нескольких стандартных последовательных протоколов между устройствами: универсальный асинхронный приёмопередатчик (UART), последовательный периферийный интерфейс (SPI), последовательная шина данных для связи интегральных схем (I2C) или универсальная последовательная шина (USB).

Над этим находится несколько протоколов команд RFID, базирующихся на двух спецификациях. NFC чтение и запись меток базируется на оригинальном RFID ГОСТ Р ИСО/МЭК 14443A. Протоколы Philips/NXP Semiconductors Mifare Classic и Mifare Ultralight и NXP DESFire совместимы с ГОСТ Р ИСО/МЭК 14443A. Обмен данными P2P NFC базируется на ГОСТ Р ИСО/МЭК 18092.

Они изображены на рисунке выше на уровне с другими управляющими протоколами, так как они используют одинаковый стандарт.

Открываем все двери

Программатор nfc

Кто-то реализовывает подобное и в домашних условиях, но в основном использование NFC для идентификации и контроля пользователя характерно для предприятий и организаций. Турникеты и замки настраиваются таким образом, что при помощи метки, которая является пропуском, решают, стоит давать ее обладателю разрешение на вход или нет.

С NFC в смартфоне действительно открываются все двери — если не в буквальном смысле, то в переносном точно. Фактически пользователь получает универсальный инструмент, который, несмотря на скоростные ограничения, находит себе применение в самых разных ситуациях. Здесь мы сталкиваемся с другой проблемой — степенью распространенности технологии среди поставщиков услуг. Единственное, что в данном случае может сделать обычный пользователь — как можно чаще задействовать NFC, чтобы показать ее востребованность.

Структура NDEF

NDEF содержит информацию о байтовом представлении сообщений, которые могут содержать несколько записей. У каждой записи есть заголовок, в котором находятся метаданные (тип, длина и т.д.), и информацию для отправки. Если вернуться к аналогии с параграфом, то параграф формируется из предложений, относящихся к одной теме, так и в NDEF-сообщениях — хорошо, когда все записи относятся к одной тематике.

NDEF-сообщения в основном короткие, каждый обмен состоит из одного сообщения, каждая метка также содержит одно сообщение. Так как обмен NFC данными происходит при касании одного устройства другим или меткой, то будет неудобно передавать в одном сообщении текст целой книги, поэтому длина NDEF-сообщения сопоставима с длиной абзаца, но не целой книги.

NDEF-запись содержит информацию для пересылки и метаданные, как эту информацию интерпретировать. Каждая запись может быть разного типа, о чем объявляется в заголовке этой записи. Также в заголовке описывается какое место занимает запись в сообщении, после заголовка следует информация. На рисунке ниже представлена полная информация о расположении бит и байт информации в NDEF-записи.

Вместо заключения

Пожалуй, самое приятное в NFC — то, что эта технология доступна широкому кругу пользователей. Все больше производителей не оставляют свои смартфоны без NFC, поэтому она есть как в устройствах типа

(за $321.99 по коду Mi5SGBS до 31.12) и

Программатор nfc

, так и во флагманах вроде

. Радует также разнообразие

Что с Apple и ее iPhone 7, спросите вы? Увы, но компания-производитель ограничивает работу чипа NFC в своем смартфоне, и его можно использовать только для платежной системы Apple Pay. Осенью, впрочем, она запустилась в России, так что хоть какой-то плюс.

А как вы используете NFC в повседневной жизни? Поделитесь с нами своим опытом в комментариях.

Технология NFC делает очередной шаг перехода к умному дому.

Окружив себя множеством меток, мы сильно упростим рутинные, ежедневные операции, такие как поставить будильник или перевести смартфон в беззвучный режим на совещании.

Экспериментируйте и ищите свои способы использования меток.

Какой длины может быть NDEF-сообщение?

Фото 2

Место на информацию в NDEF-записи ограниченно по размерам 2^32-1 байтами, однако можно делать цепочки записей внутри сообщения, чтобы переслать информацию большего размера. В теории нет ограничений на NDEF-сообщения, но на практике размер сообщения ограничивается возможностями устройств или меток, участвующих в обмене информацией.

Если в обмене участвуют только устройства, то длина сообщения будет ограничена вычислительной мощностью самого слабого из устройств, но стоит учесть, что устройства придётся долго держать рядом для пересылки всех данных. При взаимодействии смартфона и карты длина сообщения будет ограничена размером памяти карты.

В общем, обмен данными через NFC достаточно быстрый. Человек подносит мобильное устройство к метке, происходит краткий обмен информацией, и человек идёт дальше. Данная технология не была спроектирована для длительных обменов информацией, потому что устройства в буквальном смысле должны находится в паре сантиметров друг от друга.

Для того чтобы передать большой объем информации, устройства придётся держать друг рядом с другом длительное время, это может быть неудобным. Если нужно длительное взаимодействие между устройствами, то можно воспользоваться NFC для быстрого обмена данными о возможностях устройств и последующего включения одного из более подходящих способов передачи данных (Bluetooth, Wi-Fi и т.д.).

Читаем NDEF-сообщение

Когда телефон на Android считывает NFC-метку, он сначала её обрабатывает и распознает, а затем передаёт данные о ней в соответствующее приложение для последующего создания intent. Если с NFC может работать больше одного приложения, то появится меню выбора приложения. Система распознавания определяется тремя intent, которые перечислены в порядке важности от самой высокой до низкой:

  1. ACTION_NDEF_DISCOVERED: Этот intent используется для запуска аctivity, если в метке содержится NDEF-сообщение. Он имеет самый высокий приоритет, и система будет запускать его в первую очередь.
  2. ACTION_TECH_DISCOVERED: Если никаких activity для intent ACTION_NDEF_DISCOVERED не зарегистрировано, то система распознавания попробует запустить приложение с этим intent. Также этот intent будет сразу запущен, если найденное NDEF-сообщение не подходит под MIME-тип или URI, или метка совсем не содержит сообщения.
  3. ACTION_TAG_DISCOVERED: Этот intent будет запущен, если два предыдущих intent не сработали.

Фото 3

В общем случае система распознавания работает, как представлено на рисунке ниже.

Когда это возможно, запускается intent ACTION_NDEF_DISCOVERED, потому что он наиболее специфичный из трёх. Более того, с его помощью можно будет запустить ваше приложение.

Если activity запускается из-за NFC intent, то можно получить информацию с отсканированной NFC-метки из этого intent. Intent может содержать следующие дополнительные поля (зависит от типа отсканированной метки):

  • EXTRA_TAG (обязательное): объект Tag, описывающий отсканированную метку.
  • EXTRA_NDEF_MESSAGES (опциональное): Массив NDEF-сообщений, просчитанный с метки. Это дополнительное поле присуще только intent ACTION_NDEF_DISCOVERED.
  • EXTRA_ID (опциональное): Низкоуровневый идентификатор метки.

Ниже представлен пример, проверяющий intent ACTION_NDEF_DISCOVERED и получающий NDEF-сообщения из дополнительного поля.

Kotlin

override fun onNewIntent(intent: Intent) {
    super.onNewIntent(intent)
    ...
    if (NfcAdapter.ACTION_NDEF_DISCOVERED == intent.action) {
        intent.getParcelableArrayExtra(NfcAdapter.EXTRA_NDEF_MESSAGES)?.also { rawMessages -{amp}gt;
            val messages: List = rawMessages.map { it as NdefMessage }
            // Обработка массива сообщений.
            ...
        }
    }
}

@Override
protected void onNewIntent(Intent intent) {
    super.onNewIntent(intent);
    ...
    if (NfcAdapter.ACTION_NDEF_DISCOVERED.equals(intent.getAction())) {
        Parcelable[] rawMessages =
            intent.getParcelableArrayExtra(NfcAdapter.EXTRA_NDEF_MESSAGES);
        if (rawMessages != null) {
            NdefMessage[] messages = new NdefMessage[rawMessages.length];
            for (int i = 0; i {amp}lt; rawMessages.length; i  ) {
                messages[i] = (NdefMessage) rawMessages[i];
            }
            // Обработка массива сообщений.
            ...
        }
    }
}

Kotlin

Фото 5

val tag: Tag = intent.getParcelableExtra(NfcAdapter.EXTRA_TAG)

Tag tag = intent.getParcelableExtra(NfcAdapter.EXTRA_TAG);

Создаём распространённые NDEF-записи

Существует несколько методов для создания NDEF-записи: createUri(), createExternal() и createMime(). Лучше использовать один из них во избежание ошибок, которые могут возникнуть при создании записи вручную. Все примеры, представленные ниже, следует отправлять первым сообщением при записи метки, либо сопряжением с другим устройством.

Kotlin

Использование NFC

Есть множество возможностей использования NFC:

  • Режим эмуляции карты позволяет использовать данную технологию для бесконтактных платежей, например Google Wallet, или для оплаты или получения билетов в общественном транспорте.
  • Есть несколько мобильных приложений, которые позволяют сохранить настройки для мобильного устройства на метках и в дальнейшем использовать их для быстрого изменения каких-либо настроек мобильного устройства (переход в режим виброзвонка, включения или выключения Wi-Fi на мобильном устройстве).
  • На рынке постепенно появляются устройства, поддерживающие NFC, — стереосистемы, телевизоры, которые позволяют создавать пару с телефоном или планшетом для удалённого управления.
  • NFC используется в системе здравоохранения для хранения идентификатора пациента и личных записей.
  • В сфере управления материально-техническими ресурсами можно использовать NDEF записи для хранения информации о месте отправления товаров, об их прохождении различных промежуточных пунктов и тому подобном.

Программирование NFC-меток

Программатор nfc

Теперь когда мы обзавелись метками и расклеили их по дому, пора добавить немного магии – запрограммировать NFC метки на какие-либо действия. Для этого нам не понадобится специальный программатор или тестовый стенд.

Начнем:

  1. Фото 4Установите из Play Market программу TagWriter – официальное приложение от компании-производителя NXP. Она полностью бесплатна.
  2. Выбираем пункт: Create, write and store.
  3. Дальше пункт: New.
  4. Теперь выбираем тип записи. Это может быть простой текст, телефонный номер, ссылка в интернет, запуск приложения или данные для Bluetooth-соединения. Есть и другие, но перечисленные выше самые употребляемые. Для пробы нам подойдет просто текст.
  5. Набираем любой текст.
  6. Нажимаем Next.
  7. Теперь мы попали на экран дополнительных опций. Тут можно выбрать приложение, для запуска после прочтения этой метки; установить защиту на перезапись этой метки другим устройством. Также здесь будет информация о моделях чипа, которые смогут вместить наше сообщение.
  8. Нажимаем Next.
  9. Теперь поднесем смартфон к метке.
  10. Поздравления! Вы только, что прошили свою первую NFC-метку.

Как использовать?

Пора применить полученные знания на практике! Ниже вы найдете несколько идей, как можно применить эту современную технологию.

  1. Поделится своими контактами – например так: прикрепить метку на лобовое стекло, теперь, если машина мешает выезду, можно отправить смс или позвонить.
  2. Цифровая визитка своими руками – к обычной визитке клеим нашу метку, теперь наши деловые партнеры могут перенести наш контакт в записную книжку телефона одним касанием.
  3. Пароль от домашнего Wi-Fi. Клеим метку на роутер и записываем в него пароль с помощью приложения InstaWifi. Теперь ваши гости смогут подключится к вашему Wifi роутеру просто прикоснувшись к метке.
  4. Запуск синхронизации смартфона с домашним компьютером. Метку можно приклеить на ноутбук или системный блок и прописать в него запуск приложения для синхронизации данных.
  5. Передать адрес встречи в Гугл Картах – нет нужды записывать, переносить текст в смс, просто создаем место в Гугл Картах у себя на телефоне и записываем на специальную метку в офисе. Каждый сотрудник считывает ее в удобное для себя время.
  6. Включение точки доступа. Клеим рядом с ноутбуком метку, далее устанавливаем приложение Trigger. Добавим новое задание, в качестве триггера выбираем NFC, выбор ограничений оставляем по умолчанию, в качестве действия выбираем “Беспроводные и локальные сети -{amp}gt; Wifi-зона”,а на последнем экране подносим к NFC-метке. В результате, если вы выходите с ноутбуком за пределы работы вашего Wifi роутера, то прикоснитесь к метке и ваш смартфон переключится в режим точки доступа, а ноутбук продолжит получать доступ к интернету.
  7. Включение ночного режима. TagWriter настраиваем на включение бесшумного режима. Теперь, как только вы поднесёте смартфон к этой метке, звуки уведомлений отключатся и ничто не потревожит ваш сон. А ещё одну метку сделайте для отключения бесшумного режима, чтобы утром ваш смартфон вернулся в исходное состояние.
  8. Автоматизируйте свой авто. Используйте метку в автомобиле для включения Bluetooth, 3G, запуска плеера или GPS навигатора. Теперь вы
  9. На рынке постепенно появляются устройства, поддерживающие NFC, — стереосистемы, телевизоры, которые позволяют создавать пару с телефоном или планшетом для удалённого управления.
  10. В сфере управления материально-техническими ресурсами можно использовать NDEF записи для хранения информации о месте отправления товаров, об их прохождении различных промежуточных пунктов и тому подобном.
  11. Управление освещением. Производитель чипов NXP объединился со специалистами по созданию умного дома EnOcean. На выставке CES 2014 они показали продукт, который использует NFC для настройки и добавления элементов освещения в домашнюю сеть.
  12. Замки, использующие NFC-карты вместо ключа, довольно часто встречаются на Западе, но если в вашем офисе есть электронные пропуска, то можно записать информацию с них в Google Pay и пользоваться смартфоном. Цена таких замков в магазинах не превышает 200 долларов, а комбинированные замки и того дешевле. Метки можно записывать в телефон, в специальное NFC-кольцо, в брелок – в общем, тиражировать для кого надо.
  13. В домашней библиотеке. Создать подробное описание каждой книги, а на корешок прикрепить аккуратную метку NFC. Теперь можно получить информацию о книге не вынимая ее из полки и не листая описание.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

➤