NFC概述摘要

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 原理来说，NFC和Wi-Fi类似，利用无线射频技术来实现设备间通信。NFC的工作频率为13.56MHZ,有效距离为4cm左右，目前所支持数据传输有106kbps，212kbps和424kbps

RFID技术路线

无线射频技术（图左边），该技术路线发源于条形码（Barcodes）,然后发展出了RFID，最终出现了NFC中的两个重要组件：NFC tag（标签）和NFC Reader，NFC tag的作用和条形码类似，是一种存储数据的被动式（passive） RFID tag，其最重要的特征就是NFC tag自身不包含电源组件，通过依靠（NFC Reader）电磁感应方式向其输送电能。

和NFC tag相对应的组件是NFC Reader，它首先通过电磁感应向NFC tag输送电能使其工作，然后根据相关的无线射频通信存储NFC tag数据。在标签和读取器间传递射频信号通过RFID天线实现，在RF装置中，工作频率增加到微波区域时候，天线与标签芯片之间的匹配变得很重要，天线目标是传输最大的能量进标签芯片，需要仔细设计天线和自由空间，以及相连的标签芯片的匹配，整个天线设计复杂，这里不再赘述。下面简要介绍RFID天线工作原理：

当RFID的线圈天线进入读写器产生交变场，RFID天线的读写器与天线之间相互作用类似变压器，两者线圈相当于变压器的初级线圈和次级线圈，由RFID线圈天线产生谐振回路，包括RFID天线的线圈电感L,寄生电容Cp和并联电容C2

磁条卡（图右边），最终演化NFC的Proximity Coupling Smart Card (有效距离10cm)，粗略来看Smart Card和RFID tag类似，但是Smart Card在安全性要求远高于RFID tag，另外Smard Card运行一些小的嵌入式系统或者应用程序，或者更为复杂的工作。

     移动终端（图中间）携带NFC功能终端的设备，可以和AP交换安全配置信息，一个与之类似的例子就是NFC Connection Handover 技术，它描述了两个智能终端如何通过NFC相关协议来选择合适的数据传输方式.

2NFC 三种模式

1、NFC R/W 运行模式（读写模式）

智能终端，它扮演NFC Reader角色。位于其内部的NFC芯片包含

NFC Controller（NFC控制器，可和Device Host或Secure Element安全单元交互）、

Antenna（天线）

Contactless Front-End（非接触式前端，简称CLF，负责射频信号的调制解调等工作）三个部分。

NFC Forum定义了两个通用的数据结构用于在NFC Device之间（包括R/W模式中的NFC Reader和NFC Tag）传递数据。这两个通用数据结构分别是NFC Data Exchange Format（简写为NDEF）以及NFC Record。

简述 ： NFC active  智能终端，里面包含以上三种元器件。

NFC passive  即nfc tag，被动，被nfc active发起r/w。

NFC forum定义了四种tag ：tag1 、tag2、tag3、tag4，按照其存储空间大小、传输速率、协议划分。

NFC定义了俩通用数据结构在NFC DEVICES之间，包括  W/R模式中的NFC READGER 和NFC TAG。这俩数据结构分别是NFC Data Exchange Format（简写为NDEF）以及NFC Record。

2、NFC P2P 运行模式

NFC，而NFC所基于的无线射频技术实际上可以支持NFC Device之间互相传递数据，为了满足NFC Device之间双向交互的要求，NFC Forum定义了P2P（Peer-to-Peer）运行模式。

P2P主要规范是 LLCP协议

上述过程类似于tcp建立链接的三次握手，server（主动发起方）给client发送connect请求，client回复确认包，server收到确认后建立链接。双方开始传输数据。

3、NFC CE运行模式

NFC CE运行模式使得携带NFC芯片的设备能充当智能卡（例如信用卡）使用。该运行

例如用支持该功能的Android智能手机来完成购票、支付，甚至充当门禁卡，汽车钥匙、公交卡等。

SE和NFC芯片（NFCC）通过SWP或者S2C来交互。

NFC芯片（主要是指NFC Controller，简称NFCC）

SWP（Single Wire Protocol）

S2C（Signal In /Signal Out  Connection Interface，也叫NFC Wired I nterface，简称NFC-WI）

SE上面运行了一些特殊的应用程序，NFC负责将数据通过SWP或S2C传递给SE中的应用来处理。在CE模式中，NFC Mobi le被NFC Reader识别成一个智能卡。NFC Reader通过相关规范发送数据或控制命令给NFCMobile中的NFCC。当NFCC收到数据或控制命令后，将交给相关的应用程序来处理。由于CE相关的应用场景针对支付、门禁等这类对安全性要求非常高的情况，以Android手机NFC支付为例，一个完整的支付应用程序包括一个为用户提供操作界面的APK以及一些运行在安全性有绝对保障的SE中的应用程序。

SE为一个嵌入式安全芯片，该芯片在手机出厂前就已经安装在其内部，而且无法被替换。该芯片上运行着一个小系统能够处理支付或安全方面的工作。目前，这种形式的SE还没有标准规范，可参考的模型有NXP公司的pn 65芯片模块示意。

SE为一个支付型SD卡，这种卡实际上是在SD卡上嵌入了安全模块，相关应用可在这种卡上运行。该种组合方式所对应的方案也称为NFC-SD方案，这方面的国际标准有ISO 7816。中国的银联曾经主推过NFC-SD卡支付解决方案。

·SE为UICC，也就是常说的手机SIM卡，这种组合方式对应的方案也称为NFC-SIM方案，目前由运营商主推。前面提到的北京市利用NFC手机充当一卡通所使用的方案就是NFCSIM，它需要使用者先到移动运营商那换一个特殊的SIM卡。

.SE 为Secure Element，存于NFC芯片内部，这个可以参考NXP公司的芯片pn65芯片系列。目前国际上大多使用NFC-SIM方案，而中国的运营商和银联也将联合推广它，其对应的商品名叫“闪付”。SE和NFC控制器连接所使用的S2C和SWP协议中，NFC-SIM方案将采用SWP

CLF（NFC Contact less Front -End缩写）和UICC通过三条线相连。Gnd接地，Vcc提供电源。SWIO为CLF和UICC的数据连接线，数据传输率在212k bps～1.6Mbps之间，每次传输的数据包小于30字节。图中UICC的电源由CLF来提供，而非直接由手机电源来提供。这种设计方案使得手机在电池耗尽的情况下，也可通过外部电磁感应（由NFC Reader或其他NFC设备）来给CLF和UICC供电，从而确保支付请求不受手机本身的电源影响。

3NFC软件框架