専門家は、今後数年間でインターネットに接続された「モノ」が爆発的に増加すると予測している。より多くのものが接続されるようになると、データのプライバシーとセキュリティに関する懸念が高まります。近距離無線通信 (NFC) を通信方法として利用すると、これらの懸念の一部に対処できます。
NFCは重要なリンクです
市場調査によると、近い将来、有線イーサネット接続よりもモバイル デバイス経由でワイヤレスでインターネットにアクセスするユーザーが増えると予想されています。これらのモバイル デバイスは、それぞれ長所と機能が異なった複数の異なるワイヤレス接続オプションを提供します。しかし、NFCだけが、非常に低コストでゼロ電力動作とプライバシーの最大化を実現するように特別に設計およびエンジニアリングされています。
プライバシー
NFCは設計上、動作範囲が限定されており、遠くから発生する可能性のあるデータのスヌーピングを防止します。また、メモリを読み取るには、NFC対応デバイスをNFC対応オブジェクトに適用するという意図も必要です。このアプローチは、意図に関係なく無線で情報をブロードキャストする必要があるWiFiなどのプロトコルとは対照的です。限定されたフィールドとプロトコルのその他の機能により、データ交換が意図した相手とのみ行われることが保証されます。
低消費電力
NFCリーダーとNFCトランスポンダー (タグ) 間で通信する場合、リーダーのRFフィールドから収集されたエネルギーがタグに電力を供給し、バッテリーや電源を使用せずにモノのインターネット (IoT) デバイスの接続を可能にします。このエネルギー収集機能により、多くの低電力、低コストのアプリケーションが可能になります。
低コスト
接続されたNFCタグを組み込みシステムに追加すると、BluetoothやWiFiアプローチよりもはるかに低コストでモバイル デバイスへの接続を確立できます。さらに、組み込みシステムでバッテリーが不要になると、アプリケーションの全体的な部品コストをさらに削減できます。
無線プロトコルの比較
設計者には接続に関していくつかの選択肢がありますが、すべてトレードオフがあります (表1を参照)。WiFi、ZigBee、Bluetoothはそれぞれ長所と機能が異なります。しかし、NFCのように、ゼロ電力動作とプライバシーの最大化を実現し、その両方を非常に低コストで実現するように特別に定義および設計されたものはありません。
概要
近距離無線通信 (NFC) は、直感的に使用できるように設計された短距離のワイヤレス接続テクノロジーです。NFCを使用すると、2つの物体が互いに近接している場合 (最大10 cm離れている場合) に、トランザクション、データ交換、ペアリング、ワイヤレス接続が簡素化され、2つの物体間の利便性が向上します。通信は1対1で行われ、非常に近い距離が求められるため、他のワイヤレス アプローチよりもデータのプライバシーが重視されます。NFCには、読み取り/書き込み、ピアツーピア、カードエミュレーションの3つの通信モードがあります。
読み取り/書き込みモード
読み取り/書き込みモードでは、NFCリーダー/ライター (または従来の非接触型リーダー/ライターとして機能するNFC対応の携帯電話) がNFC対応のスマート オブジェクトからデータを読み取り、その情報に基づいて操作します。たとえば、NFC対応の携帯電話を使用すると、ユーザーはデバイスを対象物にタッチするだけで、取得したURL経由でWebサイトに自動的に接続したり、入力せずにショート メッセージ サービス (SMS) テキストを送信したり、クーポンを取得したりすることができます。
ピアツーピアモード
ピアツーピア モードでは、NFC対応のリーダー/ライターは、読み取り/書き込みモードに固有の安全性、セキュリティ、直感性、シンプルさの利点を備え、別のNFCリーダー/ライターと通信してデータを交換できます。ピアツーピア モードでは、リーダー/ライターの1つがタグとして動作し、通信リンクを作成します。たとえば、リーダー/ライターを備えた2つのデバイス (スマートフォンなど) が相互に通信できます。
カードエミュレーションモード
カード エミュレーション モードのNFCデバイスは非接触型スマート カードを置き換えることができ、既存の非接触型カード インフラストラクチャ内でNFC対応デバイスを使用して、発券、アクセス制御、交通機関、料金所、非接触型支払いなどの操作を実行できます。NXPは、このモードに必要な安全なトランザクションをサポートする幅広い製品を提供しています。
組み込みシステム向けNFC読み取り/書き込みモード
NFCを利用するほとんどの組み込みアプリケーションでは、リンクに読み取り/書き込みモードが使用されます。このような場合、モバイル デバイスなどのNFC対応デバイスがアクティブ リーダーを提供し、タグは組み込みシステム内にあります。
機能的には、組み込みシステム内の接続されたNFCタグはデュアル ポート メモリと同様に動作します。メモリ ポートの1つは、NFCインターフェイスを介してワイヤレスでアクセスされます。もう一方のポートは、組み込みシステムによってI2Cインターフェース経由でアクセスされます。
この機能により、外部ソース (NFC対応のモバイル デバイスなど) から組み込みシステムにデータを渡すことができます。さらに、NFC接続タグはパッシブであるため、組み込みシステムの電源がオフになっている場合でも、外部ソースから読み取ったり、書き込んだりすることができます。
NFC接続タグはデュアル ポート メモリと同様に機能するため、組み込みシステムとNFCリーダー/ライター (NFC対応モバイル デバイスなど) を備えた外部システム間のデータ転送を必要とするあらゆるアプリケーションに役立ちます。
製品の機能を拡張したりリモート コントロール機能を実現したりするために、複雑なタッチ ディスプレイを追加すると、見た目が損なわれたり、部品表に不要なコストが追加されたり、単に適合しなくなったりする製品の場合、NXPのNTAG I2Cチップが理想的なソリューションを提供します。デュアル ポートNTAG I2Cチップを使用して、組み込みシステムのマイクロコントローラとユーザーのNFC対応リーダー/ライター デバイス (電話など) 間の導管を提供することで、そのデバイスをシステムの拡張グラフィカル ディスプレイおよびタッチ スクリーン ユーザー インターフェイスにすることができます。
利点：
製品の部品表から派手なタッチディスプレイのコストを取り除き、よりコスト効率の高いNTAG I2Cタグチップに置き換えます
BluetoothまたはWiFiインターフェースのコストを排除します。製品設計を簡素化し（外部ボタンやダイヤルが不要になります）、コストを削減します。
セキュリティを強化（製品の不正な制御が不可能）
消費者の意図に基づくワイヤレス接続によりプライバシーの懸念に対処
家電製品（白物家電）
洗濯機などの家電製品は、見た目の美しさが重視され、サイズが標準化され、粗利益が中程度の製品です。ユーザーは形状と機能を求めており、特別な機能も好みますが、操作のしやすさも望んでいます。NFC接続タグは、メーカーが1つの製品ケースに複数の製品バリエーションを収容できるコスト効率の高い方法です。
洗濯機との通信は、NFC対応のモバイル デバイスでアプリケーションを開き、そのデバイスを洗濯機のコントロール パネルにタップするだけです。すべての拡張設定が1つの便利な場所で利用できるようになります。
フィットネストラッキングウェアラブル
フィットネス追跡ブレスレットは、ユーザーがフィットネス目標を設定し、その目標に対する進捗状況を追跡するのに役立ちます。定義上、ウェアラブルデバイスは小型で、見た目が美しく、簡単に充電できるものでなければなりません。ディスプレイには制限があり、小さな機械式ボタンで小型ウェアラブルデバイスを直接制御するのは難しい場合があります。フィットネス バンド内の電子機器にNFC接続タグ チップを追加すると、より豊かなユーザー エクスペリエンスが実現します。携帯電話をバンドにタッチするとユーザーディスプレイが開き、ユーザーは目標を簡単に入力したり、進捗状況を確認したり、バックアップを制御したり、クラウドにアップロードしたりできます。また、NFC通信の近接性要件により、ユーザーの個人データが近くにいる他の人による不正アクセスから保護されます。
スマートメーターアクセス
公共料金の使用量を追跡する「スマート メーター」が普及するにつれて、公共料金はメーターから直接使用量データを読み取る必要がなくなり、機械式またはデジタル式の読み取り値は主にユーザーへの情報として使用されます。スマート メーターの設計の一部としてNFC接続タグ チップが組み込まれているため、NFC通信によってメーター上のディスプレイが拡張され、ユーザー エクスペリエンスを充実させるための追加情報を提供できます。
(たとえば、ユーザーは毎月の請求更新の合間に過去の使用状況プロファイルやグラフにアクセスできます。)
サーモスタット制御
商業施設におけるサーモスタット コントローラー インターフェイスは、設備上の課題を表しています。エネルギーを節約し、効率性を高めるために、ほとんどの施設管理者は温度を共通の狭い範囲内に保つことを好みます。しかし、場合によっては、部屋によっては暑すぎたり寒すぎたりして快適に過ごせないことがあります。さらに、コントロールがわかりにくかったり、見にくかったり、操作しにくかったり、機械的なロックボックスの背後に閉じ込められたりすることもあります。NFC接続タグ チップが組み込まれているため、制御インターフェイスは読みやすい温度表示を備えた洗練されたユニットになります。ユーザーは、NFC対応のモバイル デバイスを表面にタップし、グラフィカル インターフェイスを使用して温度調整、毎日のスケジュール管理、その他の拡張機能にアクセスします。
電子機器への管理アクセス
NFC接続タグ チップを電子製品に埋め込むと、制御されたアクセスが容易になります。NFC対応のモバイル デバイスを持つユーザーは、NFCインターフェイスを介して通信を開始します。マイクロコントローラ ソフトウェアは、適切な資格情報を持つユーザーのみにアクセスを制限します。
利点
機械的な囲いなどの外部アクセス制御手段のコストを削減
NFC対応のモバイルデバイスで利用できる拡張グラフィカルユーザーインターフェイスと組み合わせると特に便利になります。
製品設計を簡素化（外部ボタンやダイヤルが不要）
アクセスの柔軟性が向上（リモートアクセスの許可が可能）
セキュリティの強化（製品の不正な制御へのアクセスが困難）
セルフサービスメンテナンス
組み込みシステムにNFC接続タグが含まれている場合、システム コントローラはタグの内部不揮発性メモリを使用して、エラー コード、シリアル番号、モデル番号、保証情報などのデータを保存できます。NFC対応のモバイル デバイスを介してタグ メモリからデータを取得するために、電子製品への電源は必要ありません。メモリに保存されたリンクを使用すると、モバイル デバイスで説明ビデオを起動して、消費者の利便性を高めることもできます。
時間とお金を節約
消費者が指先でより細かく制御できるため、利便性が増す
新製品の紙文書を削減し、より環境に優しいアプローチを実現します4モバイルデバイス上のクラウド対応アプリケーションは、タグから取得した情報に応じてコンテキスト固有の情報を提供します
セキュリティを強化します（情報を取得するには限られた範囲内にいる必要があります）
ファームウェアアップデート
ファームウェアやデータの更新を必要とする製品には、NFC接続タグ チップを組み込むことでデータ ダウンロード機能が有効になるため、メリットが得られます。オンチップSRAMにより、転送中にデータを一時的に保存できるため、タグ チップがモデムとして機能できるようになります。
利点
消費者はケーブルやディスク、その他のデータ転送手段を必要としないため、利便性が向上します。
通常の操作にWiFiまたはBluetoothインターフェースを必要としない製品の部品コストを節約します。
外部コネクタが不要なため、設計が簡素化され、見た目も美しくなります。
アクセスの柔軟性が向上（非接触インターフェースは密閉設計をサポート）
セキュリティを強化します（情報をダウンロードするには限られた範囲内にいなければなりません）
保証登録
製品にNFC接続タグ チップを組み込むと、連絡先情報がすでに登録されている消費者のNFC対応電話から迅速に保証登録できるようになります。ユーザーのNFC対応モバイル デバイスには保存データの一部として連絡先情報がすでに含まれているため、フォームへの入力は1ステップのプロセスです。必要な製品情報（シリアル番号、モデル番号など）は、NFCタグのメモリにすぐに保存されます。ペアリングされたユーザーと製品の情報は、後でアクセスしやすいように製品に保存され、モバイル デバイスのセルラーまたはWiFi接続を介してメーカーの記録用にクラウドに転送されます。
利点
消費者が保証登録を完了する可能性が高まり、返品率は約25～30%と推定されています。
紙の保証書の処理コストを削減
本物の消耗品の補充など、関連製品を宣伝する手段を提供し、新たな収益源を生み出します。
NFCを使用すると、接続するデバイスにNFCリーダー/ライターをタップするだけで、ワイヤレスのペアリングとコミッショニングが簡単に行えます。NFCリーダー/ライターは、ネットワーク資格情報マネージャーとして動作し、プログラムされたデバイスから資格情報を取得し、その資格情報を他のデバイスに書き込んでネットワーク接続を容易にします。または、NFC対応デバイスは、検証のためにプログラムされたデバイスにアクセス コードを渡すことで、ネットワークに接続できます。この場合、ネットワーク ノードとネットワーク資格情報マネージャーの両方として同時に動作します。
NFCに必要な近接性により、より長い距離でのセキュリティが強化されるか、またはオープンな認証情報送信アプローチが実現される
ユーザーの意図に基づくアプローチにより、消費者はより大きなコントロールを得られる
ワンタッチアプローチで利便性と時間の節約を実現
Bluetoothペアリング
Bluetooth設計にNFC機能を組み込むと、Bluetoothパスコード管理機能がNFC対応のリーダー/ライターにローカライズされ、消費者にとって大きな利便性がもたらされます。
利点
Bluetoothデバイスの検索、見つかったら手動でデバイスを追加、パスコードを入力するといった通常のペアリング手順が不要になります。
顧客体験の向上
ディープスリープからの自動電源オン
セキュリティが強化されます (試運転用のNFC近接性と長距離ワイヤレス プロトコル)
WiFiペアリング
パスワードを入力する代わりに、NFC対応デバイスをルーターにタップするだけで、セキュリティで保護されたWiFiネットワークにアクセスするための資格情報を簡単に提供できます。ネットワーク エクステンダーの資格情報の転送には、取得のためにルーターを1回タップし、プログラムのためにエクステンダーを1回タップするだけで済みます。
利点
NFC対応デバイスはルーターにワンタップで接続します
セキュリティが強化されます (NFC近接性と長距離ワイヤレス認証情報ブロードキャスト プロトコル)
消費者の利便性を提供する
ホームオートメーションの試運転
NFC対応デバイスを通じて、ホームオートメーション ネットワークをより簡単に運用できます。ユーザーは、NFC対応の携帯電話をゲートウェイにタップしてネットワーク パラメータを収集し、それをホーム オートメーション アイテムに渡してスマート デバイスを作成します。
迅速で正確な試運転で時間を節約
消費者にとっての利便性が重要なセールスポイント
PCBに埋め込まれ、ハードワイヤード シリアル バスを介してボードの電子回路に接続されたNFCタグは、製品のMCUと外部世界の間に永続的な非接触ブリッジを提供します。NFCタグのパッシブ (電源不要) 操作により、デバイスの電源がない場合でも、ワイヤレス インターフェイスを介してタグ メモリからデータを読み書きできます。
NFCタグの不揮発性メモリは構成データを保存し、電源なしでそれを維持します。NFCタグデータは、製品を分解したり、パッケージから取り出すことなく、ワイヤレスインターフェースを介してアクセスできます。
製品検証
メーカーは工場でNFCインターフェースを介して電子製品を非アクティブ化できますが、アクティブ化は販売時点での認証によってのみ可能になります。返品の場合、NFC対応製品は、製品の真正性を検証する識別情報にアクセスする手段を提供します。
単一のプラットフォームから複数の製品バリエーション
埋め込まれて接続されたNFCタグのメモリにより、ゼロ電力の製品構成をサポートする機能が提供されます。メーカーは単一のプラットフォームを作成し、適切な構成データをNFCタグ メモリに保存することで機能を有効または無効にします。
利点
PCBのバージョンが少ないため製造コストが削減されます。4製造および流通チャネルのどの時点でも構成できるため柔軟性が向上します。
直前の製品構成変更を箱の中で可能にすることで小売在庫を削減
返品物流
NFC接続および埋め込みタグは、製品の所有者、保証登録情報、サービス記録などの情報を保持できる、電源がオフの場合でも簡単にアクセスできるメモリを提供します。
より効率的な製品サービス
より迅速な返品物流
より効果的な製品メンテナンス
時間を節約し、サービスコストを削減
ワイヤレス製品の検証を可能にする
電子シリアル化とエラーコード検索を提供します
偽造、グレーマーケット転用、流通チャネルの盗難を阻止するための費用対効果の高い手段を提供します。
消費者が無意識のうちに偽造品を購入する可能性を減らし、ブランドを保護します。
メーカーへの不正返品を削減
製品のパーソナライゼーション
小売業者は、NFCタグのメモリに構成データを書き込むことで、NFCインターフェイスを使用して、パッケージを取り外すことなく製品をパーソナライズできます。
新たな収益源を生み出す
競合製品との差別化
消費者製品に補充が必要な場合、消費者はどのタイプを購入すればよいのか、または正規の交換品をどこで見つけられるのか正確にはわからない場合があります。しかし、その製品にNFCタグが含まれている場合、NFC対応デバイスを製品に軽くかざすだけで、正規の製品の購入サイクルが開始され、商品を購入できるさまざまなサイトが提供されます。NFC対応製品は、正規の部品を検出すると製品の動作を最適化することもできます。
アプリケーション例
冷蔵庫用浄水フィルター
暖房用フィルター
自動コーヒーマシン用フィルター
プリンター用インクカートリッジ
エスプレッソマシン用洗浄剤
ペット用品（ビタミン剤、害虫駆除剤など）
掃除機用バッグとフィルター4カーペットクリーナーマシンソリューション
利点
消費者は正しい補充部品情報を簡単に取得できる
この情報を取得すると、消費者は正規の事前承認されたスポンサーURLリンクに誘導され、消費者には一連の購入オプションが提供され、正規の交換部品メーカーには販売機会が生まれます。
これらのベンダーは、同じやり取りを通じて消費者にインセンティブクーポンを提供することもできる。
メーカーは消耗部品からの収益源を増やす
製品内のNFCリーダーは、消費者に消耗品の期限切れを通知し、正規の部品が使用されている場合に製品の動作を最適化するのに役立ちます NXPは、ペアリング、パーソナライゼーション、ユーザー インターフェイス、メンテナンス、認証、支払いなど、幅広い使用例をカバーするNXPタグICの包括的なポートフォリオを提供しています。
NTAG 21xF: NFCプラスフィールド検出タグチップ
NTAG 21xFシリーズは、電子製品のウェイクアップ割り込みとして機能できるフィールド検出出力トリガーを備えており、NTAG 21xシリーズをベースに構築されています。一般的なNFCアプリケーションには、データ交換、ワイヤレス接続、ペアリング、近接デバイス通信の利便性などがあります。 NXPのNTAG 21xFシリーズは、これらの用途などをサポートします。NTAG 21xFシリーズは、プリント回路基板アセンブリと互換性のあるパッケージ形式で提供され、ゲーム、商品およびデバイスの認証、Bluetooth/WiFiの静的ペアリング、接続のハンドオーバー、およびその他の組み込み電子アプリケーションをサポートします。
NTAG I2C: NFC、フィールド検出、電力収穫、I2Cシリアルバス
NTAG I2Cタグ チップには追加のI2Cシリアル バス接続があり、適用可能な用途がさらに強化され、拡張されます。NXP Semiconductorsは、まだPhilipsの一部だったころ、現在では広く普及しているI2Cシリアル バスを発明しました。これは、最小限の物理的トレースで電子デバイス間で通信を行うシンプルでありながら優れた手段です。
NFC非接触インターフェースとI2Cシリアルバス接続インターフェースを組み合わせることで、電子機器の電源が入っていないときでも、電子機器とNFC対応デバイス間のワイヤレス双方向通信が可能になります。I2Cシリアル バス インターフェイスを最大限に活用するために、通常、電子プリント回路基板 (PCB) にNFCタグが組み込まれます。I2Cシリアル バス インターフェイスは、NTAG I2Cに外部電源がある場合、または電力収集機能を使用している場合に、ホストPCBマイクロコントローラとの通信をサポートします。
EEPROMを使用したデータ転送モード（パッシブ/スタティックモード）
メーカーがNTAG I2Cタグ チップを製品に組み込むと、NTAG I2Cタグ チップはユーザーのNFC対応モバイル デバイスと密封されパッケージ化された製品間の接続として機能するため、ユーザーは製品に電源が供給されていない場合でも、RFインターフェイスを介して情報 (マニュアル、エラー コード、消耗品の補充用リンクなど) を製品にダウンロードできます。デバイスの電源がオフの場合でも、非接触型NFCインターフェイスは動作し、NTAG I2Cタグ チップが不揮発性EEPROMメモリに保存するデータを受信します。その後、デバイスに電源が入ると、マイクロプロセッサはI2Cシリアル バス インターフェイスを介して以前に書き込まれたデータにアクセスできます。同様に、マイクロプロセッサは、デバイスの電源の有無にかかわらず、電源が入っている状態でEEPROMにデータを書き込んで、後でNFCインターフェイス経由でアクセスすることができます。
SRAMを使用したパススルーモード（デバイス駆動モード）
通信開始後のデータ転送では、オンチップの64バイトSRAMがデータ パススルー オプションをサポートすることでEEPROMアクセス制限を維持します。この場合、データはNFCインターフェイスからSRAMバッファを介してI2Cシリアル バス インターフェイスに流れ、またはその逆になります。このモードでは、NTAG I2Cタグ チップはモデムのように動作します。
エネルギーハーベスティング
NTAG I2Cタグ チップのエネルギー ハーベスティング機能とフィールド検出 (FD) 機能は連携して、
電力管理をサポートします。アンテナにRFフィールドを適用すると、FD出力がアサートされ
lowとなり、NTAG I2CタグチップがRFフィールドから収集したエネルギーが出力（VOUT）され、電源管理ユニット（PMU）に送られます（図14 [1]）。PMUは受信した電力をNTAG I2Cタグチップとマイクロコントローラの両方に分配し（図14 [2]）、I2Cバスがアクティブになり（図14 [3]）、通信が可能になります。あるいは、NTAG I2Cタグ チップによって収集された電力は、低電力マイクロコントローラ、センサー、インジケータなど、より少ないエネルギーしか必要としないデバイスの電源として直接適用することもできます。
利点
コネクタの必要性を軽減することでデバイスの防水を可能にします
物理的な接続が難しい場合（ガラス越しなど）でも電力伝送を可能にします4紛失しやすいワイヤーやケーブルが不要になります
NTAG I2Cタグ チップの独自の特性を実証するために、NXPはNFC接続タグ チップ用のオールインワンのデモンストレーション/開発リソースであるNFC Explorer Kitを開発しました。完全なハードウェアおよびソフトウェア ツールが組み込まれているため、ユーザーはさまざまなデモンストレーションを通じてチップの機能を調査できるだけでなく、独自のアプリケーションを開発してテストすることもできます。
NXPのNFCエクスプローラー キットはインタラクティブなデモンストレーションをサポートし、ハードウェア開発者とアプリケーション開発者の両方がNTAG I2Cタグ チップのすべての機能を探索できるようにします。
オプションで、LPC-Link2デバッガー プローブ キットを追加すると、NTAG I2C Explorerボードに直接移植されたコードを簡単にデバッグできるため、カスタム アプリケーションが容易になります。
オプションのLPC-Link2デバッグプローブ
LPC-Link2デバッグ プローブは、統合デバッグ プローブとデバッグ リボン ケーブルを備えたターゲット ボードを含み、Eclipseベースの統合開発環境でサポートされる、LPC MCU (LPC 11U24など) 用の低コストの開発ツール プラットフォームです。