现阶段项目介绍及电脑网络/RFID/NFC概述

现阶段项目介绍及电脑网络/RFID/NFC概述

现阶段项目介绍及电脑网络/RFID/NFC概述

文章目录

​​现阶段项目介绍及电脑网络/RFID/NFC概述​​

​​1. 现阶段项目介绍和行业前景​​​​2. RFID​​

​​(1). RFID概述​​​​(2). 应用​​​​(3). 技术及性能参数​​​​(4). 使用风险​​

​​3. NFC​​

​​(1). 概述​​​​(2). 工作模式​​​​(3). 与蓝牙的比较​​​​(4). 可利用NFC通信的操作系统与软件​​​​(5). 隐私问题​​

​​3. 芯片​​​​4. 电脑网络​​​​5. 最后​​

1. 现阶段项目介绍和行业前景

目前需要维护一个门禁机设备，门禁机包括集成NFC的单片机（可以刷身份证和普通的门禁卡）部分、Android系统部分（Android系统主要做基于sip协议的门禁呼叫、摄像头人脸识别等），门禁的刷卡部分目前由我们部门负责进行优化和维护，目前需要升级的功能是防止门禁卡的非授权复制以及读取二代身份证信息用于摄像头采集的人脸信息进行人脸识别比对等（身份证的信息读取需要公安部授权）。

该项目和之前的智慧灯杆项目等都属于公司智慧城市项目的一部分，智慧灯杆目前已经应用于AI Park项目，门禁机目前主要是和政府合作用于小区安全改造，属于智慧建筑和智慧小区的一部分，是国家政府推动城市智慧化的体现，后续AI City等项目也会用到门禁机，应用场景算是比较清晰和广泛的。对于门禁机的刷卡协议使用的NFC协议，目前升级后就可以支持刷身份证了，如果有电子身份证以及手机支持NFC的话理论上也可以直接刷手机，目前上海很多老旧小区都在政府推动下做相关改造。

说这些也是对嵌入式行业发展方向的解读吧，嵌入式结合物联网目前可落地的项目还是很多的，应用场景也是多样的，未来嵌入式技术如何和AI技术结合，IOT如何成为AIOT这些都是离不开嵌入式技术的，嵌入式技术也不仅仅是局限于单片机，rtos、Linux、Android、边缘计算等等都可以作为嵌入式的引申，所以技术发展方向还是很多的，静下心来学习和进步，机会总是会有的。

单片机等相关内容已经很久没有接触了，单片机相关协议（区别于互联网通信协议，我把电子设备非网络通信相关协议暂称为单片机相关协议，实际上并不严谨，大家不要被误导）也已经很久没接触了，所以正好趁此项目机会做下总结，防止时间长了之后又生疏了。好了，说这些废话也是提醒自己没有白学的知识，学习的时候也要记得多总结，指不定哪个时间点学到的知识就会再次用到，而如果之前有总结的话就可以再次快速上手，也能因此做更多的项目，说不定就能做成一个无心插柳柳成阴的项目，不断抱怨房价也不会降（适当抱怨是有用的.），不断进步机会才会更多，收入才会增加。

2. RFID

以下内容主要来自维基百科：

(1). RFID概述

​​射频识别（英语：Radio Frequency IDentification，缩写：RFID）是一种无线通信技术，可以通过无线电信号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或者光学接触。​​

无线电的信号是通过调成无线电频率的电磁场，把数据从附着在物品上的标签上传送出去，以自动辨识与追踪该物品。某些标签在识别时从识别器发出的电磁场中就可以得到能量，并不需要电池；也有标签本身拥有电源，并可以主动发出无线电波（调成无线电频率的电磁场）。标签包含了电子储存的信息，数米之内都可以识别。与条形码不同的是，射频标签不需要处在识别器视线之内，也可以嵌入被追踪物体之内。

许多行业都运用了射频识别技术。将标签附着在一辆正在生产中的汽车，厂方便可以追踪此车在生产线上的进度。仓库可以追踪药品的位置。射频标签也可以附于牲畜与宠物上，方便对牲畜与宠物的积极识别（防止数只牲畜使用同一个身份）。射频识别的身份识别卡可以使员工得以进入建筑锁住的部分，汽车上的射频应答器也可以用来征收收费路段与停车场的费用。

某些射频标签附在衣物、个人财物上，甚至于植入人体之内（马斯克的脑机？希望赛博朋克描述的世界不会出现）。由于这项技术可能会在未经本人许可的情况下读取个人信息，这项技术也会有侵犯个人隐私之隐忧。

(2). 应用

射频标签可以附着于物品上并用于对库存、资产、人员等的追踪与管理。譬如，射频标签可以附着于轿车上，电脑设备上，书籍上，移动电话上等。

在社会媒体领域里，射频识别被用于链接虚拟世界和现实世界。社会媒体中的射频识别于2010年facebook年会上首次亮相。

射频识别与手动系统如条形码相比有几项优势。即便标签被他物遮盖或者不可见，射频标签只要靠近或经过一个读取器就可以读取。无论是在手提箱里，纸箱里，盒子里等，射频标签都可以被读取。读取机可以一次读取上百个射频标签，而条形码只能一次一读。近年由于低用电显示器例如电子墨水屏[2]的技术成熟，结合射频识别技术，可以制作成商场货架的电子价格标签，提升了零售商的便利。

在2011年，生产一个被动式射频标签的价格是美元5分起跳；配在金属上的或是可以承受伽马射线除菌过程的特殊标签最高可以达到5美元。用于追踪货柜、医疗器械、或者在数据中心监视环境的主动式标签的单价是50美元起跳，最高100元。可以监控温度与湿度的“电池辅助型被动标签”（Battery Assisted Passive tags，BAP tags）在美元3至10元之间。

射频识别技术可应用的领域十分广泛，主要决定因素是该项技术在相应领域中的经济效益。经常提到的具体应用包括：

钞票及产品防伪技术身份证、护照、通行证（包括门票）电子收费系统（如公交卡）家畜、宠物或野生动物识别病人识别及电子病历物流管理射频识别可以实现从商品设计、原材料采购、半成品与制成品之生产、运输、仓储、配送、销售，甚至退货处理与售后服务等所有供应链环节之即时监控，准确掌握产品相关信息，诸如各类、生产商、生产时间、地点、颜色、尺寸、数量、到达地、接收者等行李分类香港国际机场及荷兰阿姆斯特丹国际机场等都部署了使用被动式无电源标签的射频识别行李分类解决方案。和使用条码的行李分类解决方案相比，使用被动式无电源标签的射频识别行李分类解决方案可从不同角度识别行李标签的ID，识别速度更快，结果更准确，标签上的信息储存量也比条码多。门禁系统许多地区、仓库、办公室、学校及住宅等，都在大门及房门设有读卡器，用以控制何人、何时、何地的出入。在整个电子商务领域，许多人把射频识别技术视为继互联网和移动通信两大技术浪潮后的又一次大潮。

射频识别芯片植入人体:

美国食物及药物管理局允许VeriChip公司将射频识别芯片直接移植到人体内，让使用者不需携带卡片也可被识别。此外，也有科技狂热者将射频识别植入体内，控制自己的电子设备。

(3). 技术及性能参数

射频识别标签是目前射频识别技术的关键。射频识别标签可存储一定容量的信息并具一定的信息处理功能，读写设备可通过无线电信号以一定的数据传输率与标签交换信息，作用距离可根据采用的技术从若干厘米到1公里不等。

识别标签的外形尺寸主要由天线决定，而天线又取决于工作频率和对作用距离的要求。目前有四种频率的标签在使用中比较常见。他们是按照他们的无线电频率划分：低频标签（125或134.2 kHz），高频标签（13.56 MHz），超高频标签（868~956 MHz）以及微波标签（2.45 GHz）。由于目前尚未制定出针对超高频标签使用的全球规范，所以此类标签还不能够在全球统一使用。而超高频标签的应用目前也最受人们的注意，此类标签主要应用在物流领域。频率越高，作用距离就越大，数据传输率也就越高，识别标签的外形尺寸就可以做得更小，但成本也就越高。目前面向消费者的识别标签外形尺寸需求，一般以信用卡或商品条形码为准。

鉴于标签和读写设备之间无需建立机械或光学接触，密码技术在整个射频识别技术领域中的地位必将日益提高。随着射频识别的普及，不同厂家的标签和读写设备之间的兼容性也将成为值得关注的问题。

此外，使用寿命、使用环境和可靠性也是重要参数。

射频识别技术还包括了一整套信息技术基础设施，包括：

射频识别标签，又称射频标签、电子标签，主要由存有识别代码的大规模集成线路芯片和收发天线构成，目前主要为无源式，使用时的电能取自天线接收到的无线电波中的能量；射频识别读写设备以及与相应的信息服务系统，如进存销系统的联网等。

将射频类别技术与条码技术相互比较，射频类别拥有许多优点，如：

可容纳较多容量。通信距离长。难以复制。对环境变化有较高的忍受能力。可同时读取多个标签。

相对地有缺点，就是建置成本较高。不过目前透过该技术的大量使用，生产成本就可大幅降低。

(4). 使用风险

由于RFID标签无须直接与收发器接触，使用者会在不知情的情况下被他人读取标签内存储的信息，构成安全隐忧。

3. NFC

(1). 概述

​​近距离无线通信（英语：Near-field communication，NFC），又简称近距离通信或近场通信，是一套通信协议，让两个电子设备（其中一个通常是移动设备，例如智能手机）在相距几厘米之内进行通信。​​

NFC，如同过去的电子票券智能卡一般，将允许移动支付取代或支持这类系统。NFC应用于社交网络，分享联系方式、照片、视频或文件。具备 NFC 功能的设备可以充当电子身份证和钥匙卡。NFC 提供了设置简便的低速连接，也可用于引导能力更强的无线连接。

近场通信技术由非接触式射频识别（RFID）演变而来，由飞利浦半导体（现恩智浦半导体）、诺基亚和索尼共同于2004年研制开发，其基础是RFID及互连技术。近场通信是一种短距高频的无线电技术，在13.56MHz频率运行于20厘米距离内。其传输速度有106 Kbit/秒、212 Kbit/秒或者424 Kbit/秒三种。目前近场通信已通过成为ISO/IEC IS 18092国际标准、EMCA-340标准与ETSI TS 102 190标准。NFC采用主动和被动两种读取模式。

(2). 工作模式

每一个完整的NFC设备可以用三种模式工作：

卡模拟模式（Card emulation mode）：这个模式其实就是相当于一张采用RFID技术的IC卡。可以替代现在大量的IC卡（包括信用卡）场合商场刷卡、IPASS、门禁管制、车票、门票等等。​​此种方式下，有一个极大的优点，那就是卡片通过非接触读卡器的RF域来供电，即便是寄主设备（如手机）没电也可以工作。​​NFC设备若要进行卡片模拟（Card Emulation）相关应用，则必须内置安全组件（Security Element, SE）之NFC芯片或通过软件实现主机卡模拟(Host Card Emulation，HCE)。读卡器模式（Reader/Writer mode）：作为非接触读卡器使用，比如从海报或者展览信息电子标签上读取相关信息。点对点模式（P2P mode）：这个模式和红外线差不多，可用于数据交换，只是传输距离较短，传输创建速度较快，传输速度也快些，功耗低（蓝牙也类似）。将两个具备NFC功能的设备链接，能实现数据点对点传输，如-音乐、交换图片或者同步设备地址薄。因此通过NFC，多个设备如数位相机、PDA、计算机和手机之间都可以交换资料或者服务。

(3). 与蓝牙的比较

NFC和蓝牙都是短距离通信技术，而且都被集成到移动电话。但NFC不需要复杂的设置程序。NFC也可以简化蓝牙连接。

NFC略胜蓝牙的地方在于设置程序较短，但无法达到低功率蓝牙（Bluetooth Low Energy）的传输速率。在两台NFC设备相互连接的设备识别过程中，使用NFC来替代人工设置会使创建连接的速度大大加快：少于十分之一秒。NFC的最大资料传输量424 kbit/s远小于Bluetooth V2.1（2.1 Mbit/s）。​​虽然NFC在传输速度与距离比不上蓝牙（小于20 cm），但相应可以减少不必要的干扰。这让NFC特别适用于设备密集而传输变得困难的时候。​​

相对于蓝牙，NFC兼容于现有的被动RFID（13.56 MHz ISO/IEC 18000-3）设施。NFC的能量需求更低，与蓝牙V4.0低功耗协议类似。当NFC在一台无供电的设备（比如一台关机的手机，非接触式智能信用卡，或是智能海报）上工作时，NFC的能量消耗会要大于低功率蓝牙V4.0。

对于移动电话或是行动消费性电子产品来说，NFC的使用比较方便。NFC的短距离通信特性正是其优点，由于耗电量低、一次只和一台机器链接，拥有较高的保密性与安全性，NFC有利于信用卡交易时避免被盗用。NFC的目标并非是取代蓝牙等其他无线技术，而是在不同的场合、不同的领域起到相互补充的作用。

(4). 可利用NFC通信的操作系统与软件

Android

Android Beam 由Google及OHA制定，利用内置NFC芯片、并使用Android操作系统的设备间互相通信、传输网址、Google地图信息、联系人信息（vCard）或图片。此功能限定Android 4.0以上的设备才可使用。 S Beam 由Samsung制作，目前仅内置于部分Samsung生产的Android设备上，当两只内置S Beam的手机利用NFC通信后，便会开启Wi-Fi Direct功能进行高速传输，甚至可传输大容量的音乐、视频档案。与其功能类似的软件如Majed Alhajry制作的Super Beam。

Windows Phone 8

触摸+发送 适用于内置NFC功能的Windows Phone 8设备，可利用NFC与蓝牙功能传输网址、图片、视频或联系人资料。

Windows 10 Mobile

触摸+发送 适用于内置NFC功能的Windows 10 Mobile设备，可利用NFC与蓝牙功能传输网址、图片、视频、联系人资料和文件。

Windows 8和Windows 8.1

触摸并发送 部分发售的Windows 8笔记本电脑内置NFC功能，使其能与其他Windows 8/8.1/10笔记本电脑、移动设备进行通信。

Windows 10

触摸并发送 部分发售的Windows 10或windows8/8.1升级的笔记本电脑内置NFC功能，使其能与其他Windows 8/8.1/10笔记本电脑、移动设备进行通信。

iOS

Apple Pay 自 2014 年首次支持 NFC 功能的 iPhone 6 发布。由首次支持直至 2019 年，iPhone 的 NFC 功能仅可用于 Apple Pay。但自 2019 年 iOS 13 发布后，Apple 开放了 iPhone 的 NFC 标签读取与写入功能，可搭配 快捷指令 完成自动化操作。

(5). 隐私问题

2014年6月，中国大陆媒体《东亚经贸新闻》报道指出，记者在使用带有NFC功能、安装了支付宝钱包的三星手机，并连接6张带有芯片的银行卡试验发现，有4张银行卡可以被读取交易记录。后银行公开回应称，由于芯片卡还在推广阶段，这个问题后台已经在通过技术处理，尽量寻求解决方法，但是处理需要有一定时间。而一名手机安全专家表示，NFC功能由于缺乏监管，不仅银行卡可以读取，一些小工厂生产的IC卡也可以读取其资料。

3. 芯片

目前我们使用的NFC芯片是ST（意法半导体）系列芯片，主要是ST25/ST95系列，基于arm内核。

​​电脑网络

实际上NFC、互联网等都属于电脑网络的范畴，有一个宏观的概念能加深我们学习相关内容的印象，某些时候可能会产生触类旁通的效果。

这个是在网上找的电脑网络类型图，从小到大对网络做了展示：

5. 最后

ok，基本上对于NFC有了一些或大或小的概念，在业务层面我们主要就是利用芯片给到的SDK做业务处理（一般就是写卡、读卡，加密、解密，发送卡信息等，所以做单片机的应用层开发在大多数情况下逻辑并不复杂）。我们使用的开发工具是IAR For Arm，所以这次我们对该软件的安装也做简单总结，防止后续又找不到了。

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