NFC Introduction

1. Introduction

RFID (Radio Frequency IDentification)

• 通常用於 identification, 而不是 communication
• RFID tags 可以帶少量的 data, 通常小於1000 bytes

NFC (Near Field Communication)

• 交換更複雜的資料
• NFC reader 可以讀 passive RFID tags, 也可以寫入部份的memory, 或是寫入標準格式的 RFID tags
• 有效距離 <= 10cm, 低功耗, 其它裝置的干擾較小
• 傳輸速率比wifi/bt低, 不適合需要高速傳輸的用途

2. RFID operating

Acting rules in RFID exchange:

• initiator: 可能是 tag reader, 或是 tag reader/writer device
• target: 也就是 tag, 當 initiator 嘗試連線時回應 UID (Unique IDentifier number)

Communication modes:

• Passive RFID exchange: 用於 reader/writer 和 tag, 板上沒有power, 利用 radio power 回應 data
• Active RFID exchanges: 用於接電的 reader/writer, 有效距離較長

RFID tag 在板上有少量的 memory <= 1KB,
initiator device 可以讀上面的 data
如果是 reader/writer device, 除了讀 data, 也可以寫 data 到 memory 上
(通常用於紀錄剩下多少錢之類的, 但現在都把database建在網路上, 然後用UID在網路找這筆資料)

ISO 制定了 很多 RFID 標準
不同的標準裡定義了 radio frequency, data transfer rate, data formats,...

3. NFC operating

NFC 和 RFID 一樣有 initiator & target
通常 target 是 programmable device, 可以做複雜的操作之後再回傳 data

Communication modes in NFC

• passive communication mode: initiator 持續供電, 使 target 持續從 initiator 那邊吃電
• active communication mode: initiator & target 都有電源

Operating modes in NFC

• reader/writer, 可對 targer 讀寫
• card emulator, 當它位於其它 NFC/RFID device field 裡
• peer-to-peer mode, 可彼此交換 data

4. NFC data format

NFC devices 交換 data 的格式是 NDEF (NFC Data Exchange Format)
一份 NDEF message 包含 >=1 NDEF record
每個 NDEF record 包含 record type, a unique ID, length, payload
有幾個知名的 record type 是每個 NFC device 應該都會實作的:

• Simple text records: 送text, 包括metadata像是language, encoding scheme, 通常不包含要求 target 要做的事
• URIs: 送 network address, 通常預期 target 會送到對應的app, 像是browser
• Smart Posters: 可以帶更多的 data, 像是 URIs, text, 通常 target 收到 Smart Poster record 會開啟 browser, SMS, email ap之類的
• Signatures: 提供 trustworthy information

NDEF 是 NFC 與 RFID 最大的不同, 雖然 NFC 和許多 RFID protocol 都操作在 13.56 MHz
但 RFID protocol 沒有 common data format

5. NFC architecture

6. NFC Tag Types

NFC forum 定義了4種 NFC Tag Types:

Type 1

• Based on ISO-14443A specification.
• Can be read-only, or read/write capable.
• 96 B ~ 2 KB memory.
• Communication speed 106Kb.
• No data collision protection.
• Examples: Innovision Topaz, Broadcom BCM20203.

Type 2

• Based on NXP/Philips Mifare Ultralight tag (ISO-14443A) specification.
• Can be read-only, or read/write capable.
• 96 B ~ 2 KB memory.
• Communication speed 106Kb.
• Anti-collision support.
• Example: NXP Mifare Ultralight.

Type 3

• Based on the Sony FeliCa tags (ISO-18092 and JIS-X-6319-4), without the encryption and authentication support that FeliCa affords.
• Configured by factory to be read-only, or read/write capable.
• Variable memory, up to 1MB per exchange.
• Two communication speeds, 212 or 424Kbps.
• Anti-collision support.
• Example: Sony FeliCa.

Type 4

• Based on NXP DESFire tag (ISO-14443A) specification.
• Configured by factory to be read-only, or read/write capable.
• 2, 4, or 8 KB of memory.
• Variable memory, up to 32KB per exchange.
• Three communication speeds: 106, 212, or 424Kbps.
• Anti-collision support.
• Example: NXP DESFire, SmartMX-JCOP.

另外一種雖然不在 NFC 定義裡, 但已經是目前最常見的 NFC tag type

Mifare Classic tag (ISO–14443A)

• Memory options: 192, 768, or 3,584 bytes.
• Communication speed 106 Kbps
• Anti-collision support.
• Examples: NXP Mifare Classic 1K, Mifare Classic 4K, Mifare Classic Mini.