专家预测几年内连接方式将会发生爆炸性的改变。 随着连接方式的越来越多, 人们对数据隐私与安全的关心将逐步增强。使用近场通信(NFC)作为一种通信方式,可以解决这些问题。
NFC是一种重要的连接
市场研究表明:与有线以太网连接相比,很快会有越来越多的人通过移动设备进行无线上网。这些移动设备具有多种无线连接方式,每一种都有其优势与特点。但只有NFC具有零功耗运行与能最大程度保护隐私的特点,且成本较低。
隐私
我们将NFC设计成可在有限范围内运行,这样可以防止远距离数据探测。同时需要意向——具有NFC功能的装置应用到
具有NFC功能的硬件——便于读取
低功耗
NFC接收者与NFC变换器之间进行通信时,射频场的能量可以给变换器供电,而无需电池或其它电力装置就可以保证物联网装置的连接。这种能量获取特征可以使很多低功耗和低成本应用的使用成为可能。
低成本
将NFC变换器集成到嵌入式系统中可以帮助移动设备建立连接功能,这种方式的成本比蓝牙或WiFi的成本小得多
方法另外,嵌入式系统不使用电池还能进一步降低整体材料使用成本。
对比无线协议
设计者具有多种连接选择方式,
储存空间此方法与WiFi协议不一样,WiFi需要无线电传播信息,而不涉及连接意向。本协议的使用范围以及其它特征可以保证只在意向方之间发生数据交换。
所有都需交换(见表1)。WiFi, ZigBee,
与蓝牙都有不同的优点与性能。但是这些方式没有一种具有零功耗运行与能最大程度保护隐私以及成本较低的特点。只有NFC连接方式具有上述特点。
综述
近场通信(NFC)是一种短程的、无线连接技术,具有直觉效果。NFC具有简化处理、数据交换、匹配、无线连接、两个物体之间连接方便性等功能
当其与另一个装置很近的时候
(最远间隔10cm距离)。因为这种通信是一对一的,需要非常近的距离,数据隐私比其它任何无线连接都要安全。
NFC具有三种通信模式:读/写模式,点对点模式与卡模式。
读/写模式
在读/写模式下,NFC读/写器(或是具有NFC功能的移动电话作用于传统的非接触式读/写器)可以从具有NFC功能的装置中读取信息,并进行处理。例如,只要拥有一个NFC手机,使用者只需触摸装备就可以通过已检索URL自动连接到网站,无需打字就能发送短讯,获取优惠券等。
点对点模式
在点对点模式下,具有NFC功能的读/写器与另外一个具有NFC功能的读/写器进行数据交换,其与读/写模式具有相同的优点:安全、直观与简易。在点对点模式下,其中一个读/写器充当变换器,建立通信连接。例如,具有读/写功能的两台装置(如智能手机)可以互相进行通信。
卡模式
在卡模式下,NFC装置可以代替非接触式智能卡,在现有的非接触智能卡设施基础上就可以保证NFC装置的正确使用
如票务、访问控制、过境、收费站,
与非接触支付。NXP可以提供全面的产品,支持这种模式的安全交易。
嵌入式系统NFC读/写模式
很多使用NFC的嵌入式装置使用读/写模式进行连接。在这些情况下,具有NFC功能的装置,如
移动设备,就可充当主动接收器,则变换器就在嵌入式系统中。
从功能上讲,NFC变换器
在嵌入式系统中,其与双端口储存器类似。储存器的一个端口通过NFC接口进行无线存取。另外一个端口通过I2C接口由嵌入式系统进行存取。
图2. NFC连接框图
通过这一功能,数据可以从外源(如,具有NFC功能的移动设备)传到嵌入式系统。此外,因为NFC连接变换器是无源式,所以即使嵌入式系统断电时,其也能从外源进行读取或写入资料。
因为NFC连接变换器功能与双端口储存器类似,所以其可以促进嵌入式系统与带有NFC读/写器的外部系统之间的数据传输,如具有NFC功能的移动设备。
对于任何添加触控显示器的装备
NXP NFC用于嵌入式应用
拓展产品特征与遥控性能会影响美学,增加材料成本,或只是不适合,但NXP的NTAG I2C芯片可以很完美的解决这一问题。使用双端口NTAG I2C芯片可以为嵌入式系统的微控制器与具有NFC功能的读/写装置(如手机)之间提供导管,可以将装置变成系统的扩展图形显示与与触摸屏用户界面。
优点:
使用更加经济的NTAG I2C芯片代替昂贵的触动显示器
消除蓝牙或WiFi接口的成本,简化产品设计(省去外部按钮与拨号)与降低成本
增强安全性(未授权的装置无法连接)
客户意向驱动型无线连接可以解决隐私问题
家电(大型家用电器)
家用电器,如洗衣机,是一些考虑美观、尺寸标准、中等利润的产品。使用者需要的是功能,他们希望具有特殊功能,但是操作便捷。NFC连接就是一种比较经济的方式
制造商需要制造一个产品到家用多种产品模型。与洗衣机之间的通信非常简单,只需打开NFC移动设备的应用,触动装置进入机器控制面板。所有的扩展设置可以随时随地的进行操作。
可穿戴的健身跟踪器
健身跟踪手链可以帮助使用者设定健身目标,追踪距离目标的进程。很显然,穿戴装备必须体积小、外形美观、充电方便。显示器受到限制,所以通过微小的机械按钮直接控制小型穿戴装备
非常困难在健身装备内部电子设备上增加一个NFC连接芯片,就可以让用户获得更丰富的体验。触动手机就可以打开用户界面,使用者可以方便的输入目标、查看进程、控制备份或上传云数据。同时,NFC通信的极为接近的要求可以保护用户隐私安全,防止附近其他人员获取数据。
智能仪表
随着“智能仪表”越来越多的使用于使用追踪,公用事业公司无需直接从仪器上读取使用数据,机械式或电子数据就是使用者的基本信息。使用嵌入式NFC连接芯片作为智能仪表设计的一部分
NFC通信可以拓展仪表显示,为用户提供更丰富的体验。
(例如,使用者可以获取每月票据更新之间的历史使数据或图表。)
恒温控制
商业使用的恒温控制器接口对设备而言是一项具有挑战的任务。为了保存能量且保证效率最大,许多设备经理将温度设置在一个较小的范围内。但是有时某个房间还是太热或太冷
无法提供舒适的空间。此外,控制混乱、难以看清、难以操纵或是困在机械锁柜里。若是加上嵌入式NFC连接芯片,控制界面就会变成便于读取温度的显示器。使用者点击NFC移动设备进入控制界面,使用图形接口进行温度调节、每天计划控制与其它拓展特征控制。
管理权限
电子设备
将NFC连接芯片嵌入电子设备可以辅助控制访问。拥有NFC移动设备的使用者
可以通过NFC接口进行通信。微控制器软件通过正确的认证信息限制设备访问。
优点
省去了外部控制装置的成本,如机械附件
增加便捷性,尤其是将拓展图形用户界面与NFC移动设备相连接
简化产品设计(省去外部按钮与拨号)
增强使用的灵活性(可以远距离使用)
增强安全性(禁止未授权控制)
自助保养
当嵌入式系统包含NFC连接时,系统控制器可以使用内部非易失性储存器,储存数据如错误代码、串口、型号与保修信息。电子产品无需通电
当通过NFC移动设备从储存器检索数据时。储存区储存的链接甚至可以在移动设备上发布教学视频,加强用户使用的便捷性。
优点
节约时间与成本
增加便捷性,客户
可以使用手指进行控制
降低新产品的纸质文件,
生态更环保的方法,在移动设备上采用云计算应用
提供特定情况下的资料
答复从变换器处获取的信息
增强安全性(设定有限的范围
检索信息)
固件更新
任何固件或数据需要更新的装备都可使用NFC连接芯片,因为NFC连接芯片具有数据下载功能。再数据传输过程中,芯片上的SRAM可以短暂存储数据,连接芯片可以充当调制解调器。
优点
增强便捷性,客户无需使用电线、磁盘或其它数据传输方式
节约材料成本,装置正常运行不再需要WiFi或蓝牙接口
简化设计、增强美观性,无需外部连接器
增强使用灵活性(非接触式接口支持密封设计)
增强安全性(只有极为接近才能下载资料)
保修登记
装置中含有NFC连接芯片,客户可以通过NFC手机快速地进行保修登记,当中有联系方式。因为使用者的NFC移动设备中已经包含
联系信息(作为储存数据的一部分),只需填写一个表格。产品的相关信息(如序号、型号等)已经储存在NFC储存区。匹配的使用者与产品信息储存在产品中,便于后续访问,以及传输云数据
通过移动设备或WiFi连接便于制造商记录。
优点
增强客户完成保修登记的可能性,现在估计约25—30%返回率
省去纸质保修卡的成本
为其它相关联产品提供链接,如可靠的耗材,开辟新的收入来源
NFC使得无线匹配、试运行、触动NFC读/写器控制连接装置变得简单便捷。NFC读/写器可以用作网络证书管理器,从程序化的装置中获取认证信息,再将认证信息写入其它装置促进网络连接。或者NFC装置将接入码发送给程序化装置请求认证,将其自身与网络进行连接。这种情况下,其同时充当网络节点与网络认证信息管理器。
优点
NFC要求距离极为接近,增加安全性而不是较大的使用范围,或打开认证信息传输方法
使用者意向驱动式的方法给使用者提供了更好的控制性能
一键式增强方便性,同时节约时间
蓝牙配对
蓝牙设计包含NFC功能时,若将蓝牙密码管理功能集成到NFC读/写器中,就可以给用户提供很强大的便捷性。
优点
省去了搜索蓝牙装置的常用步骤、手动增加找到的装置与输入密码
增强客户体验性能
自动从休眠中通电
增强安全性(NFC近距离
运行,而不是更大范围内无线协议)
WiFi匹配
无需输入密码,只需提供认证信息进入安全WiFi网络非常方便,与连接NFC设备和路由器一样方便。网络延伸的认证信息传递只需轻轻一击路由器进行检索,轻轻一击扩充器进行编程。
优点
一次点击就可以将NFC设备与路由器连接
安全性能增强(NFC近距离与大范围无线认证传输协议)
增强客户使用便捷性
家庭自动化调试
使用NFC设备进行家庭自动化调试更方便。使用者点击NFC移动电话,收集网络参数,然后会连接到家庭自动化项目中,创建智能装备。
优点
更快捷,精确地调试可以节约时间
便捷性对消费者而言是一个重要的产品特色
NFC嵌入到PCB上,
通过电路串行总线连接到电子电路,可以给产品MCU与外部设备提供一个永久的、非接触式的桥梁。当设备没有通电时,NFC的无源运行模式(无需电源)可以保证其可以通过无线接口从储存区读/写数据。
NFC非易失性储存器可以无电储存配置数据。可以通过无线接口而不用拆卸产品(甚至从包装中拆开)就可以获取NFC数据。
产品认证
制造商可以通过NFC接口停用电子产品,且在销售时必须认证后才能使用。同样,NFC设备具有访问识别信息的方法,认证设备的真伪。
多种产品变体
单一平台
嵌入式连接NFC储存器可以支持零功率产品配置。制造商创建单一平台,通过储存在NFC储存区的配置数据激活或关闭某些特征。
优点
较少的PCB可以降低制造成本。增加了灵活性,因为配置可能随时发生在制造过程中与
分销渠道中
降低零售存货,
产品配置改变
反向物流
嵌入式连接NFC可以方便访问储存器(即时断电时),能保存如产品所有者、保修登记信息与服务记录等信息。
优点
产品服务更有效
反向物流更快捷
产品维护更有效
节约时间,降低服务成本
可以无线认证产品
提供电子序列号与错误代码
检索
优点
提供更经济的制止伪造、灰色市场转移与分销渠道盗窃的方法
降低客户买到假冒产品的可能,保护正品
降低欺诈税单给制造商
产品个性化
零售商可以使用NFC接口将产品个性化数据储存至储存器,而无需拆开包装写上配置数据。
优点
产生新的收入流
区分竞价发行
当产品需要补充时,客户可能不知道准确的购买类型与更换地址。但若产品具有NFC标签,将NFC装置轻轻的扫过产品就可以调出产品信息,并提供购买产品的多个地址。NFC产品还能在检测真假部件时优化产品操作。
应用实例
冰箱滤水器
暖气过滤器
自动咖啡机过滤器
打印机墨盒
咖啡机清洁用品
宠物用品(维他命,害虫防治等。)
真空清洁袋与过滤器,地毯清洁剂
优点
客户可以方便地搜索补充产品的正确信息
检索这些信息就会为客户调出一组购买选择,为真品制造商提供销售机会,引导客户进到预批准的真品URL链接。
供应商还可通过同样的交互方式给客户提供优惠券
制造商可从耗材中增加收入来源
产品中NFC阅读器可以通知客户过期产品,优化产品运行。NXP提供了大量的文件夹,涉及大量的使用案例,如匹配、个性化、使用者界面、维护、鉴定、付款与其它。
NTAG21xF:NFC加上检测芯片
NTAG21xF是根据NTAG 21x系列建成的,包含一个用作电子产品唤醒中断的检测输出触发器。常见的NFC应用包含数据交换、无线连接、匹配与相近装置通信等功能。NXP的NTAG 21xF系列支持上述所有用途,还有更多其它功能。以一种与印刷电路板装配相兼容的形式,NTAG 21xF系列可以提供游戏、货物、设备检定、蓝牙/WiFi静态匹配、连接切换与其它嵌入式电子应用。
NTAG I2C:NFC,检测,能量采集与
NFC非接触式接口,
I2C串行总线
NTAG I2C芯片有一个附加的I2C 串行总线连接,可以进一步增强与扩大适用范围。NXP半导体(仍然是飞利浦的部件),发明了现在普遍存在的I2C串行总线——一个简单的但很有效的电子设备与最小物理追踪器之间的通信。
与I2C串行总线连接接口相结合,可以实现电子器件与NFC设备之间的无线双向通信(即时电子设备无电)。为了充分利用I2C串行总线接口,电子打印电路板(PCB)通常集成了NFC。若是NTAG I2C具有外部电源或使用电源采集特征,I2C串行总线接口可以支持主机PCB微控制器的通信。
使用EEPROM的数据传送模式(无源/静态模式)
若制造商将NTAG I2C芯片嵌入产品,使用者可以通过产品RF接口下载资料(说明书、错误代码、耗材补充链接)(即时无电时),因为NTAG I2C芯片可以作为使用者NFC移动设备与密封包装产品之间的连接。断电时,非接触NFC接口仍能运行,可以接收NTAG I2C芯片储存在非易失性EEPROM储存器中的数据。通电时,微处理器可以通过I2C串行总线接口进入已经写入的数据。同样,无论断电或通电,微处理器也能将数据磁轭如EEPROM。
使用SRAM的通过模式(电源模式)
通信开始之后需要数据传送,芯片上64位SRAM通过支持数据通过模式选择保存访问权限这种情况下,数据流从NFC接口流至SRAM缓存区,再到I2C串行总线接口,反之亦然。这种模式下,NTAG I2C芯片与调制解调器类似。
能量采集
NTAG I2C芯片的能量采集性能与检测功能同时工作
优点
减少连接头的使用,保证设备的防水性能
为了演示NTAG I2C芯片的独特性能,NXP形成了NFC检测装备,一种用于NFC连接芯片的一体化演示方法。使用者具有一整套硬件与软件工具,不仅可以通过不同的演示研究芯片性能,还能开发并测试其应用装置。
NXP的NFC检测装备支持交互式演示,可以保证硬件与应用研发人员对NTAG I2C芯片性能的研究。
视情况而定,若增加LPC-LINK2调试探测设备可以方便的将调试代码直接传输至NTAG I2C检测板,促进用户的使用。
选配LPC-Link2调试探测器
LPC-LINK2调试探测器是一种用于LPC MCUs(如LPC 11U24)的经济型工具平台,包含一个带有集成调试探测器与调试带状电缆的目标板,并由基于Eclipse集成开发环境支持。
支持电源管理。将射频场用于天线时,FD输出
较低,NTAG I2C芯片从射频场采集的能量就是电源管理装置(PMU)的输出(VOUT)(图14[1])。PMU将接收到的能量传输给NTAG I2C芯片与微控制器(图14[2]),保证I2C总线变成有源(Figure 14 [3]),能进行通信。同样的,NTAG I2C芯片采集的能量也可直接用作功耗较低的设备动力源,如低功率微控制器,传感器与指示器。
用于物理连接不方便的情况下进行能量传输(如透过玻璃)。省去了错综复杂的电线与电缆