NFC技术标准

NFC相关的技术标准是由NFC论坛(NFCForum)负责,最早由Nokia和NXP发起,目前NFC论坛成员队伍涵盖了芯片开发商、手机制造商、电视制造商、软件厂商,以及国际金融组织等。NFC论坛成员中包含赞助会员SponsorMembers、主要会员PrincipalMembers、共同会员AssociateMembers(如夏普、东芝、ZTE中兴、松下、中国银联等)、非营利会员(Non-ProfitMembers)、开发成员ImplementerMembers(三星、HTC、TCL、复旦微电子等)。

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NFC技术标准简介

NFC技术标准主要包含四层,分别为RFLayer层、ModeSwitch层、NFCProtocol层、APP层:

1)RFLayer(射频层)

NFC通信距离大概10cm左右,属于近距离通信,其底层的射频标准为ISO18092、ISO1443TypeA、IS()1443TypeB和Felicao

2)ModeSwitchC模式切换)

一个可以将射频层数据切换到NFCTypeA.NFCTypeB或NFCTypeF三种机制的切换标准。

3)NFCIP1

即ISO18092,强调其标准中的数据交换中的部分。

4)LLCP(LogicLinkControlProtocol,逻辑链路控制协议)

该协议用于管理ISO18092的NFC设备之间逻辑连接的标准,主要用于P2P模式。

5)NFCForumProtocolBindings

P2P模式下,高层数据传递采用的是集成传统的IPdnternetProtocol,网络之间互连的协议).OBEX(ObjectExchange,对象交换)等来实现设备间数据的传递。

6)TagType(标签类型)

在读写模式下NFC设备能够读取的标签的类型。其中,该标签的类型必须支持ISO1443A/B、MIFARE、ISO18092等标准。

7)NDEF(NFCDataExtrangeFormat,NFC数据交换格式)

NDEF是NFC的数据传递协议。

8)RTD(RecordTypeDefinition,记录类型定义)

NFCNDEF数据格式中定义的数据类型。

9)CardEmulation(卡模拟)

NFC设备模拟成卡片的标准。

NFC标准规范

NFC底层射频协议标准包含ISO14443A/B.NFCIP-1(ISO18092).FeliCa和MIFAREO

1)ISO14443

        ISO14443协议是非接触IC卡标准,该标准由JTC旗下SCI7的WG8开发。ISO/IEC14443的英文原版包含四部分,分别为物理特性、频谱功率和信号接口、初始化和防冲突算法、通信协议,如图4-15所示。它定义了两种卡的类型,即TypeA和TypeB,两种卡均在13.56MHz无线频率下工作。这两种类型的卡之间的主要区别在于所关注的调制方式、编码方案(第二部分)和协议初始化程序(第三部分),TypeA和TypeB都采用第四部分中定义的通信协议。

图4-15 ISO 14443协议栈

ISO 14443协议栈

        TypeA是由Philips等半导体公司最先首次开发和使用的。在亚洲等地区,TypeA技术和产品占据了很大的市场份额。代表TypeA非接触智能卡芯片主要有Mifare_Light

(MFIICL10系列)、MIFAREI(S50系列、内置ASIC)等。相应的TypeA卡片读写设备核心ASIC芯片,以及由此组成的核心保密模块MCM(MifareCoreModule)的主要代表有RC150、RC170、RC500等,以及MCM200.MCM500等。所以,总体来说,TypeA技术设计简单扼要,应用项目的开发周期可以很短,同时又能起到足够的保密作用,适用于非常多的应用场合。

TypeB是一个开放式的非接触式智能卡标准,所有的读写操作都可以由具体的应用系统开发者定义。由于TypeB具有开放式特点,因此每个厂家在具体设计、生产其本身的智能卡产品时,都会把其本身的一些保密特性融入其产品中,如加密的算法、认证的方式等。

2)NFCIP-1

        NFCIP-1如图4-16所示,NFC接口和传输协议标准由NXP、诺基亚和索尼等主推,这项开放技术规格被认可为ECMA-340标准,并纳入到ISO18092协议中。NFCIP-1标准详细规定NFC设备的调制方案、编码、传输速度与射频接口的帧格式,以及主动与被动NFC模式初始化过程中,数据冲突控制所需的初始化方案和条件。此外,这些标准还定义了传输协议,其中包括协议启动和数据交换方法等。NFCIP-1的协议栈基于ISO14443,主要的区别是在协议栈顶部分,用一种新的命令协议代替了ISO14443中的栈顶部分。

NFCIP-1协议栈

图4-16NFCIP-1协议栈

NFCIP-1包含主动模式和被动模式两种通信模式,不仅可以用于P2P通信,也可以用于NFCTags中。

3)MIFARE

        伴随着超过50亿张智能卡和IC卡,以及超过5000万台读卡器的销售,MIFARE已成为全球大多数非接触式智能卡的技术选择,并且是自动收费领域最成功的平台。其中,MIFARE卡是目前世界上使用量最大、技术最成熟、性能最稳定、内存容量最大的一种感应式智能IC卡。

        MIFARE是PhilipsElectronics(恩智浦半导体NXPSemiconductors的前身)所拥有的13.56MHz非接触性辨识技术。Philips不制造卡片或卡片阅读机,而是出售相关技术方案与芯片。模式是由卡片和卡片阅读机的制造商利用其技术方案来创造某方面应用的产品给普通用户。

        MIFARE本身只具备记忆功能,再搭配处理器卡就能达到读写功能。MIFARE协议栈与ISO14443的关系如图4-17所示。

图4-17MIFARE协议栈

MIFARE协议栈

4)FeliCa

        FeliCa是索尼公司开发的专利NFC标签技术,广泛用于支付和亚洲的运输工具应用。FeliCa标签属于日本的工业标准(基于日本工业标准JIS)X6319-4O标签基于被动模式的ISO18092,带有额外的认证和加密功能,与ISO14443的关系如图4-18所示。

图4-18 FeliCa协议栈 

FeliCa协议栈


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