現階段項目介紹及電腦網絡/RFID/NFC概述

文章目錄

• ​​現階段項目介紹及電腦網絡/RFID/NFC概述​​

• ​​1. 現階段項目介紹和行業前景​​
• ​​2. RFID​​

• ​​(1). RFID概述​​
• ​​(2). 應用​​
• ​​(3). 技術及性能參數​​
• ​​(4). 使用風險​​

• ​​3. NFC​​

• ​​(1). 概述​​
• ​​(2). 工作模式​​
• ​​(3). 與藍牙的比較​​
• ​​(4). 可利用NFC通信的作業系統與軟體​​
• ​​(5). 隐私問題​​

• ​​3. 晶片​​
• ​​4. 電腦網絡​​
• ​​5. 最後​​

1. 現階段項目介紹和行業前景

目前需要維護一個門禁機裝置，門禁機包括內建NFC的單片機（可以刷身份證和普通的門禁卡）部分、Android系統部分（Android系統主要做基于sip協定的門禁呼叫、攝像頭人臉識别等），門禁的刷卡部分目前由我們部門負責進行優化和維護，目前需要更新的功能是防止門禁卡的非授權複制以及讀取二代身份證資訊用于攝像頭采集的人臉資訊進行人臉識别比對等（身份證的資訊讀取需要公安部授權）。

該項目和之前的智慧燈杆項目等都屬于公司智慧城市項目的一部分，智慧燈杆目前已經應用于AI Park項目，門禁機目前主要是和政府合作用于小區安全改造，屬于智慧建築和智慧小區的一部分，是國家政府推動城市智慧化的展現，後續AI City等項目也會用到門禁機，應用場景算是比較清晰和廣泛的。對于門禁機的刷卡協定使用的NFC協定，目前更新後就可以支援刷身份證了，如果有電子身份證以及手機支援NFC的話理論上也可以直接刷手機，目前上海很多老舊小區都在政府推動下做相關改造。

說這些也是對嵌入式行業發展方向的解讀吧，嵌入式結合物聯網目前可落地的項目還是很多的，應用場景也是多樣的，未來嵌入式技術如何和AI技術結合，IOT如何成為AIOT這些都是離不開嵌入式技術的，嵌入式技術也不僅僅是局限于單片機，rtos、Linux、Android、邊緣計算等等都可以作為嵌入式的引申，是以技術發展方向還是很多的，靜下心來學習和進步，機會總是會有的。

單片機等相關内容已經很久沒有接觸了，單片機相關協定（差別于網際網路通信協定，我把電子裝置非網絡通信相關協定暫稱為單片機相關協定，實際上并不嚴謹，大家不要被誤導）也已經很久沒接觸了，是以正好趁此項目機會做下總結，防止時間長了之後又生疏了。好了，說這些廢話也是提醒自己沒有白學的知識，學習的時候也要記得多總結，指不定哪個時間點學到的知識就會再次用到，而如果之前有總結的話就可以再次快速上手，也能是以做更多的項目，說不定就能做成一個無心插柳柳成陰的項目，不斷抱怨房價也不會降（适當抱怨是有用的.），不斷進步機會才會更多，收入才會增加。

2. RFID

以下内容主要來自維基百科：

(1). RFID概述

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​射頻識别（英語：Radio Frequency IDentification，縮寫：RFID）是一種無線通信技術，可以通過無線電信号識别特定目标并讀寫相關資料，而無需識别系統與特定目标之間建立機械或者光學接觸。​

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無線電的信号是通過調成無線電頻率的電磁場，把資料從附着在物品上的标簽上傳送出去，以自動辨識與追蹤該物品。某些标簽在識别時從識别器發出的電磁場中就可以得到能量，并不需要電池；也有标簽本身擁有電源，并可以主動發出無線電波（調成無線電頻率的電磁場）。标簽包含了電子儲存的資訊，數米之内都可以識别。與條形碼不同的是，射頻标簽不需要處在識别器視線之内，也可以嵌入被追蹤物體之内。

許多行業都運用了射頻識别技術。将标簽附着在一輛正在生産中的汽車，廠友善可以追蹤此車在生産線上的進度。倉庫可以追蹤藥品的位置。射頻标簽也可以附于牲畜與寵物上，友善對牲畜與寵物的積極識别（防止數隻牲畜使用同一個身份）。射頻識别的身份識别卡可以使員工得以進入建築鎖住的部分，汽車上的射頻應答器也可以用來征收收費路段與停車場的費用。

某些射頻标簽附在衣物、個人财物上，甚至于植入人體之内（馬斯克的腦機？希望賽博朋克描述的世界不會出現）。由于這項技術可能會在未經本人許可的情況下讀取個人資訊，這項技術也會有侵犯個人隐私之隐憂。

(2). 應用

射頻标簽可以附着于物品上并用于對庫存、資産、人員等的追蹤與管理。譬如，射頻标簽可以附着于轎車上，電腦裝置上，書籍上，行動電話上等。

在社會媒體領域裡，射頻識别被用于連結虛拟世界和現實世界。社會媒體中的射頻識别于2010年facebook年會上首次亮相。

射頻識别與手動系統如條形碼相比有幾項優勢。即便标簽被他物遮蓋或者不可見，射頻标簽隻要靠近或經過一個讀取器就可以讀取。無論是在手提箱裡，紙箱裡，盒子裡等，射頻标簽都可以被讀取。讀取機可以一次讀取上百個射頻标簽，而條形碼隻能一次一讀。近年由于低用電顯示器例如電子墨水屏[2]的技術成熟，結合射頻識别技術，可以制作成商場貨架的電子價格标簽，提升了零售商的便利。

在2011年，生産一個被動式射頻标簽的價格是美元5分起跳；配在金屬上的或是可以承受伽馬射線除菌過程的特殊标簽最高可以達到5美元。用于追蹤貨櫃、醫療器械、或者在資料中心監視環境的主動式标簽的單價是50美元起跳，最高100元。可以監控溫度與濕度的“電池輔助型被動标簽”（Battery Assisted Passive tags，BAP tags）在美元3至10元之間。

射頻識别技術可應用的領域十分廣泛，主要決定因素是該項技術在相應領域中的經濟效益。經常提到的具體應用包括：

• 鈔票及産品防僞技術
• 身份證、護照、通行證（包括門票）
• 電子收費系統（如公交卡）
• 家畜、寵物或野生動物識别
• 病人識别及電子病曆

• 物流管理

  射頻識别可以實作從商品設計、原材料采購、半成品與制成品之生産、運輸、倉儲、配送、銷售，甚至退貨處理與售後服務等所有供應鍊環節之即時監控，準确掌握産品相關資訊，諸如各類、生産商、生産時間、地點、顔色、尺寸、數量、到達地、接收者等

• 行李分類

  香港國際機場及荷蘭阿姆斯特丹國際機場等都部署了使用被動式無電源标簽的射頻識别行李分類解決方案。和使用條碼的行李分類解決方案相比，使用被動式無電源标簽的射頻識别行李分類解決方案可從不同角度識别行李标簽的ID，識别速度更快，結果更準确，标簽上的資訊儲存量也比條碼多。

• 門禁系統

  許多地區、倉庫、辦公室、學校及住宅等，都在大門及房門設有讀卡器，用以控制何人、何時、何地的出入。在整個電子商務領域，許多人把射頻識别技術視為繼網際網路和移動通信兩大技術浪潮後的又一次大潮。

射頻識别晶片植入人體:

美國食物及藥物管理局允許VeriChip公司将射頻識别晶片直接移植到人體内，讓使用者不需攜帶卡片也可被識别。此外，也有科技狂熱者将射頻識别植入體内，控制自己的電子裝置。

(3). 技術及性能參數

射頻識别标簽是目前射頻識别技術的關鍵。射頻識别标簽可存儲一定容量的資訊并具一定的資訊處理功能，讀寫裝置可通過無線電信号以一定的資料傳輸率與标簽交換資訊，作用距離可根據采用的技術從若幹厘米到1公裡不等。

識别标簽的外形尺寸主要由天線決定，而天線又取決于工作頻率和對作用距離的要求。目前有四種頻率的标簽在使用中比較常見。他們是按照他們的無線電頻率劃分：低頻标簽（125或134.2 kHz），高頻标簽（13.56 MHz），超高頻标簽（868~956 MHz）以及微波标簽（2.45 GHz）。由于目前尚未制定出針對超高頻标簽使用的全球規範，是以此類标簽還不能夠在全球統一使用。而超高頻标簽的應用目前也最受人們的注意，此類标簽主要應用在物流領域。頻率越高，作用距離就越大，資料傳輸率也就越高，識别标簽的外形尺寸就可以做得更小，但成本也就越高。目前面向消費者的識别标簽外形尺寸需求，一般以信用卡或商品條形碼為準。

鑒于标簽和讀寫裝置之間無需建立機械或光學接觸，密碼技術在整個射頻識别技術領域中的地位必将日益提高。随着射頻識别的普及，不同廠家的标簽和讀寫裝置之間的相容性也将成為值得關注的問題。

此外，使用壽命、使用環境和可靠性也是重要參數。

射頻識别技術還包括了一整套資訊技術基礎設施，包括：

• 射頻識别标簽，又稱射頻标簽、電子标簽，主要由存有識别代碼的大規模內建線路晶片和收發天線構成，目前主要為無源式，使用時的電能取自天線接收到的無線電波中的能量；
• 射頻識别讀寫裝置以及
• 與相應的資訊服務系統，如進存銷系統的聯網等。

将射頻類别技術與條碼技術互相比較，射頻類别擁有許多優點，如：

• 可容納較多容量。
• 通信距離長。
• 難以複制。
• 對環境變化有較高的忍受能力。
• 可同時讀取多個标簽。

相對地有缺點，就是建置成本較高。不過目前透過該技術的大量使用，生産成本就可大幅降低。

(4). 使用風險

由于RFID标簽無須直接與收發器接觸，使用者會在不知情的情況下被他人讀取标簽記憶體儲的資訊，構成安全隐憂。

3. NFC

(1). 概述

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​近距離無線通信（英語：Near-field communication，NFC），又簡稱近距離通信或近場通信，是一套通信協定，讓兩個電子裝置（其中一個通常是移動裝置，例如智能手機）在相距幾厘米之内進行通信。​

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NFC，如同過去的電子票券智能卡一般，将允許移動支付取代或支援這類系統。NFC應用于社交網絡，分享聯系方式、照片、視訊或檔案。具備 NFC 功能的裝置可以充當電子身份證和鑰匙卡。NFC 提供了設定簡便的低速連接配接，也可用于引導能力更強的無線連接配接。

近場通信技術由非接觸式射頻識别（RFID）演變而來，由飛利浦半導體（現恩智浦半導體）、諾基亞和索尼共同于2004年研制開發，其基礎是RFID及互連技術。近場通信是一種短距高頻的無線電技術，在13.56MHz頻率運作于20厘米距離内。其傳輸速度有106 Kbit/秒、212 Kbit/秒或者424 Kbit/秒三種。目前近場通信已認證成為ISO/IEC IS 18092國際标準、EMCA-340标準與ETSI TS 102 190标準。NFC采用主動和被動兩種讀取模式。

(2). 工作模式

每一個完整的NFC裝置可以用三種模式工作：

• 卡模拟模式（Card emulation mode）：這個模式其實就是相當于一張采用RFID技術的IC卡。可以替代現在大量的IC卡（包括信用卡）場合商場刷卡、IPASS、門禁管制、車票、門票等等。​

  ​此種方式下，有一個極大的優點，那就是卡片通過非接觸讀卡器的RF域來供電，即便是寄主裝置（如手機）沒電也可以工作。​

  ​NFC裝置若要進行卡片模拟（Card Emulation）相關應用，則必須内置安全元件（Security Element, SE）之NFC晶片或通過軟體實作主機卡模拟(Host Card Emulation，HCE)。
• 讀卡器模式（Reader/Writer mode）：作為非接觸讀卡器使用，比如從海報或者展覽資訊電子标簽上讀取相關資訊。
• 點對點模式（P2P mode）：這個模式和紅外線差不多，可用于資料交換，隻是傳輸距離較短，傳輸建立速度較快，傳輸速度也快些，功耗低（藍牙也類似）。将兩個具備NFC功能的裝置連結，能實作資料點對點傳輸，如下載下傳音樂、交換圖檔或者同步裝置位址薄。是以通過NFC，多個裝置如數位相機、PDA、計算機和手機之間都可以交換資料或者服務。

(3). 與藍牙的比較

NFC和藍牙都是短距離通信技術，而且都被內建到行動電話。但NFC不需要複雜的設定程式。NFC也可以簡化藍牙連接配接。

NFC略勝藍牙的地方在于設定程式較短，但無法達到低功率藍牙（Bluetooth Low Energy）的傳輸速率。在兩台NFC裝置互相連接配接的裝置識别過程中，使用NFC來替代人工設定會使建立連接配接的速度大大加快：少于十分之一秒。NFC的最大資料傳輸量424 kbit/s遠小于Bluetooth V2.1（2.1 Mbit/s）。​

​雖然NFC在傳輸速度與距離比不上藍牙（小于20 cm），但相應可以減少不必要的幹擾。這讓NFC特别适用于裝置密集而傳輸變得困難的時候。​

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相對于藍牙，NFC相容于現有的被動RFID（13.56 MHz ISO/IEC 18000-3）設施。NFC的能量需求更低，與藍牙V4.0低功耗協定類似。當NFC在一台無供電的裝置（比如一台關機的手機，非接觸式智能信用卡，或是智能海報）上工作時，NFC的能量消耗會要大于低功率藍牙V4.0。

對于行動電話或是行動消費性電子産品來說，NFC的使用比較友善。NFC的短距離通信特性正是其優點，由于耗電量低、一次隻和一台機器連結，擁有較高的保密性與安全性，NFC有利于信用卡交易時避免被盜用。NFC的目标并非是取代藍牙等其他無線技術，而是在不同的場合、不同的領域起到互相補充的作用。

(4). 可利用NFC通信的作業系統與軟體

• Android

Android Beam

由Google及OHA制定，利用内置NFC晶片、并使用Android作業系統的裝置間互相通信、傳輸網址、Google地圖資訊、聯系人資訊（vCard）或圖檔。此功能限定Android 4.0以上的裝置才可使用。

S Beam

由Samsung制作，目前僅内置于部分Samsung生産的Android裝置上，當兩隻内置S Beam的手機利用NFC通信後，便會開啟Wi-Fi Direct功能進行高速傳輸，甚至可傳輸大容量的音樂、視訊檔案。與其功能類似的軟體如Majed Alhajry制作的Super Beam。

• Windows Phone 8

觸摸+發送

适用于内置NFC功能的Windows Phone 8裝置，可利用NFC與藍牙功能傳輸網址、圖檔、視訊或聯系人資料。

• Windows 10 Mobile

觸摸+發送

适用于内置NFC功能的Windows 10 Mobile裝置，可利用NFC與藍牙功能傳輸網址、圖檔、視訊、聯系人資料和檔案。

• Windows 8和Windows 8.1

觸摸并發送

部分發售的Windows 8筆記本電腦内置NFC功能，使其能與其他Windows 8/8.1/10筆記本電腦、移動裝置進行通信。

• Windows 10

觸摸并發送

部分發售的Windows 10或windows8/8.1更新的筆記本電腦内置NFC功能，使其能與其他Windows 8/8.1/10筆記本電腦、移動裝置進行通信。

• iOS

Apple Pay

自 2014 年首次支援 NFC 功能的 iPhone 6 釋出。由首次支援直至 2019 年，iPhone 的 NFC 功能僅可用于 Apple Pay。但自 2019 年 iOS 13 釋出後，Apple 開放了 iPhone 的 NFC 标簽讀取與寫入功能，可搭配 快捷指令 完成自動化操作。

(5). 隐私問題

2014年6月，中國大陸媒體《東亞經貿新聞》報道指出，記者在使用帶有NFC功能、安裝了支付寶錢包的三星手機，并連接配接6張帶有晶片的銀行卡試驗發現，有4張銀行卡可以被讀取交易記錄。後銀行公開回應稱，由于晶片卡還在推廣階段，這個問題背景已經在通過技術處理，盡量尋求解決方法，但是處理需要有一定時間。而一名手機安全專家表示，NFC功能由于缺乏監管，不僅銀行卡可以讀取，一些小工廠生産的IC卡也可以讀取其資料。

3. 晶片

目前我們使用的NFC晶片是ST（意法半導體）系列晶片，主要是ST25/ST95系列，基于arm核心。

​​https://www.st.com/zh/nfc/st25-nfc-rfid-tags-readers.html​​

這個是ST的部落格，裡面有智能家居/智能城市、智能産業、智能駕駛等多個行業所需要的一些技術介紹和晶片介紹。

4. 電腦網絡

實際上NFC、網際網路等都屬于電腦網絡的範疇，有一個宏觀的概念能加深我們學習相關内容的印象，某些時候可能會産生觸類旁通的效果。

這個是在網上找的電腦網絡類型圖，從小到大對網絡做了展示：

5. 最後