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NFC协议介绍

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发表于 2015-3-25 10:43:37 | 显示全部楼层 |阅读模式
     很多同学在学习NFC协议的时候,觉得NFC的规范从底层到上层的应有尽有,有点无处下手的感觉。这里就和大家分享下我曾经学习NFC规范的经验。如果有不对的地方,也请各位同学批评指正。NFC Forum中有一个所有规范的列表,可以看到目前绝大部分的规范都已经正式发布了,当然了虽然是正式发布了,但是NFC FORUM还在不停的bug fix。表里面并没有列出NFC FORUM的一些新项目,如NCI NGWireless charging等。

     在对NFC的某一个规范进行学习之前,首先要对NFC规范的整体架构有一个大致的了解,这样的话,才能从整体上进行把握。这里引用了NFC FORUM中一个公开文档中的三个架构图。NFC有三种工作模式,读卡器(R/W,卡模拟(CE)和点对点(P2P),那么这三种模式也对应着不同的协议架构,这个其实与蓝牙中的profile很类似,即针对不同的应用,有不同的协议组合。

读卡器模式或读写模式: (图片无法显示)

Analogue,也就是NFC物理层的协议,主要定义了NFC设备的射频特性,如射频场的波形、强度等。

     Digital Protocol,数字协议。实际上这里就可以把它理解成NFCMAC层协议,它定义了三种NFC技术,NFC-A/B/F,分别对应着ISO14443 TYPEA TYPEB以及Felica的规范,其中包括了初始化、冲突检测等。同时它也定义了传输协议,如NFC-DEPISO-DEP等。这个数字协议实际上就是ISO/IEC14443, ISO18092的一个合体。这里要说明一下,在这个架构图中其实还有一个Activity的规范,它可以说是Digital的一个补充。Digital中定义了帧格式,编码等通信的功能,但是如何使用Digital中的定义的帧来完成通信,则是在Activity规范中定义的。Activity中定义了一大堆的流程图及状态转移图,用来描述Digital规范中的内容是如何工作的,这样看来其实Acitivity规范也应该就是Digital中的一部分。
     以上这三个协议是NFC通信的基础,在NFC的三种模式下,都要使用这三个底层的协议。可以说这三个协议是整个NFC通信的基础,掌握了这三个协议可以说对于NFC的理解就成了一半。当然这也是NFC中阅读起来最难的三个协议,当然了如果你对ISO14443/18092有了解的话,理解起来就比价轻松了,毕竟这些底层协议与非接触卡规范是一脉相承的。
      TYPE1-4 TAG OPERATION: 定义了如何从TYPE1/2/3/4中读写NDEF消息。这里TYPE1/2对应着ISO14443TYPEA,而TYPE3对应着SONYFelicaTYPE4是一个开放的TAG标准,即ISO14443 TYPEA TYPEBISO 7816-4
     NDEF REFERENCE APPLICATON:是NFC ForumRAF工作组定义的一些应用规范,这些应用规范并不是强制性的,主要是提供一些参考,但实际上很多厂家都会使用RAF提供的参考规范来开发应用,比如说连接切换(Connection handover)用于NFC为蓝牙或WIFI进行连接的建立。

Third Party NDEF Application:是由第三方开发的基于NDEF消息的应用。NON-NDEF Application:如果不是基于NDEF的应用,实际上就是直接调用Digital协议进行应用数据的封装,即将应用数据直接映射到Digital中定义的帧格式中。

点对点模式:

     Analogue/Digital/Activity上面已经介绍过了。

LLCP既然是P2P连接,那么必然就牵涉到逻辑链路的管理,所以需要一个LLCP层,用于链路的创建、拆除、维护等功能,同时还提供面向连接和无连接的服务等。
Simple NDEF Exchange protocolSNEP:在P2P模式下定义了如何进行NDEF消息的交互。SNEP的通信模式就是请求/相应模式,及initatorTarget发送SNEPrequestTargetInitiator回应SNEP Response消息。SNEP的请求和响应消息中包含了NDEF格式的数据。这里对NDEF做一个简单的说明,其实NDEF应该是做上层应用的开发人员直接面对的,如在ANDROID中,基于Framework中的NFC API很多都是与NDEF格式相关的。NDEF其实就是NFC Forum中定义的一种标准的消息格式,不仅用在了P2P中,也用在了读卡器模式中。NDEF是由RECORD(RTD, 记录)组成的,真正的用户数据就是存放在RTD中的。NFC FORUM定义了不同的RTD规范,如TEXT, URISignature等等。注意一点,在这P2P的图和R/W的图中,并没有显示的描述NDEF规范。

     Protocol Bindings,这里NFC FORUM提了两个规范一个是OBEX的映射,另一个是IP协议的映射,是将这些协议能够映射到LLCP协商中。但是在NFC FORUM中,最终取消这两个协议,是因为这两个协议并没有起到任何作用。这些都会在以后给大家介绍。

卡模拟模式:

从协议架构上来说,这个架构确实是这样的,貌似是比较简单的,但是个人感觉卡模拟模式还是蛮复杂的,因为随着SE(安全单元,之前也称为NFCEE)NCI规范的引入,不仅SE可以模拟成卡、DH(主机)NFCC(NFC控制器)也都可以模拟成卡。这在以后的介绍中也也会向大家说明。
(图片无法显示)

   介绍完基本的NFC协议框架后,这里简单的提一下NCI规范,全称NFC Controller interface,主要的作用是将DHDevice host,主机,在手机中可以看做是手机的AP)和NFCC(可以看做手机中的NFC芯片,如PN544)之间的消息标准化,让我们的手机CPU不用对每一个厂家的NFC芯片都做适配,只要CPUNFC芯片都遵守NCI规范就可以了,当然了NFC芯片的驱动还是要适配的,呵呵。了解蓝牙的同学应该很容易理解,这就是蓝牙规范中的HCI接口,它们的设计理念是一致的。据说,Google正在为Android开发NCI

   好了,今天就介绍到这吧,以后我会对每一个协议做详细的描述。欢迎同学们批评指正,共同进步。


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新手上路

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NFC开发板NFC模组SMC532模组NFC2COM

发表于 2017-2-12 14:09:50 | 显示全部楼层
很仔细的浏览了楼主的文章,看得出楼主对于NFC的认识很充分,对于我这种入门者而言获益良多。可以避免走很多弯路。
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