RFID与NFC技术区别与联系

月饼!@#%&()zz 发表于 2020/05/25 19:31:54 2020/05/25
【摘要】 NFC和RFID近场通讯主流方式。NFC是在RFID的基础上发展而来,NFC从本质上与RFID没有太大区别,都是基于地理位置相近的两个物体之间的信号传输。下面详细解读这两种技术1 RFID简介1.1 RFID系统的组成射频识别(RFID)是 Radio Frequency Identification 的缩写。其原理为阅读器与标签之间进行非接触式的数据通信,达到识别目标的目的。给大家举4个例...

NFC和RFID近场通讯主流方式。NFC是在RFID的基础上发展而来,NFC从本质上与RFID没有太大区别,都是基于地理位置相近的两个物体之间的信号传输。

下面详细解读这两种技术

1 RFID简介

1.1 RFID系统的组成

射频识别(RFID)是 Radio Frequency Identification 的缩写。其原理为阅读器与标签之间进行非接触式的数据通信,达到识别目标的目的。给大家举4个例子:

第一个是小区或者校园的门禁系统,大家可能比较熟悉了,在进入小区或者是校园之前,需要用手中的校园卡或者是门禁卡刷一下,识别成功后,门就会自动打开。这个应用的要素是要有门禁卡和门禁系统。

第二个是汽车的无钥匙进入系统,当驾驶员身装钥匙进入到汽车的识别范围之内,汽车门把手一拉就打开了,当然,有的汽车为了更加安全,还增加了指纹识别。两个同时具备时,车门才会被打开。这个应用的要点是要有车钥匙和读取车钥匙信息的系统。

第三个是智能仓储系统,现在很多企业都开始了智能仓储的建设。他智能在储存在仓库的每个货物上面都有一个RFID标签,仓库内有天线。仓库管理者能清楚的知道每种货物存放的位置及数量。这样就可以实现很多功能了,比如设定货物的最小储存值,当货物低于储存值,系统会自动下单采购,同时还可以节省掉年终盘点库存的工作。这个应用的要点是要有带有RFID的标签和读取设备。

第四个是超市的智能超市系统,原理和智能仓储是一样的。就不再详细说这个了。

以上只说了4种应用场景,归根结底其实射频识别的两大应用场景就是:身份识别、物品供应链运输链管理。严格的说物品供应链管理也属于身份识别。

1.2 RFID工作原理

举了这么多例子,大家可能也就总结出来了,一个RFID系统的组成,至少需要2部分,大多数应用需要3部分。PCD也叫VCD,是读卡设备,PICC(VICC)是标签或者是卡片。电脑是非必需品,例如学校食堂的扣费系统,如果是中心数据库的形式,也就是说所有的饭卡金额信息在服务器上存着,饭卡上储存的只是卡号,那就需要电脑。读卡器获得卡号以后,把卡号传到服务器上,进行下一步操作。如果系统不是中心数据库系统,那饭卡上储存的就是金额数据,刷卡时,读卡器只是执行了减法运算。这种就是网上说的破解饭卡的组合方式。破解掉密码后,自己随意更改卡片内部金额信息。

RFID的工作原理就一句话:电子标签与阅读器之间通过耦合元件实现射频信号的空间(无接触)耦合、在耦合通道内,根据时序关系,实现能量的传递、数据的交换。根据耦合方式可将工作原理分为两种模型:

1、变压器模型,通过空间高频交变磁场实现耦合,依据的是电磁感应定律。电感耦合方式一般适合于中、低频工作的近距离射频识别系统。2、雷达原理模型,发射出去的电磁波,碰到目标后反射,同时携带回目标信息,依据的是电磁波的空间传播规律。电磁反向散射耦合方式一般适合于高频、微波工作的远距离射频识别系统。

1.3 RFID频段划分

    按照工作频率的不同,RFID标签可以分为低频(LF)、高频(HF)、超高频(UHF)和微波等不同种类。低频(125KHz)、高频(13.56MHz)、超高频(850MHz~910MFz)。每一种频率都有它的特点,被用在不同的领域,因此要正确使用就要先选择合适的频率。

低频段射频标签,简称为低频标签,其工作频率范围为30kHz~300kHz。典型工作频率有125KHz和133KHz。低频标签一般为无源标签,其工作能量通过电感耦合方式从阅读器耦合线圈的辐射近场中获得。低频标签与阅读器之间传送数据时,低频标签需位于阅读器天线辐射的近场区内。低频标签的阅读距离一般情况下小于1米。低频标签的典型应用有:动物识别、容器识别、工具识别、电子闭锁防盗(带有内置应答器的汽车钥匙)等。

中高频段射频标签的工作频率一般为3MHz~30MHz。典型工作频率为13.56MHz。该频段的射频标签,因其工作原理与低频标签完全相同,即采用电感耦合方式工作,所以宜将其归为低频标签类中。另一方面,根据无线电频率的一般划分,其工作频段又称为高频,所以也常将其称为高频标签。鉴于该频段的射频标签可能是实际应用中最大量的一种射频标签,因而我们只要将高、低理解成为一个相对的概念,即不会造成理解上的混乱。为了便于叙述,我们将其称为中频射频标签。中频标签一般也采用无源设主,其工作能量同低频标签一样,也是通过电感(磁)耦合方式从阅读器耦合线圈的辐射近场中获得。标签与阅读器进行数据交换时,标签必须位于阅读器天线辐射的近场区内。中频标签的阅读距离一般情况下也小于1米。中频标签由于可方便地做成卡状,广泛应用于电子车票、电子身份证、电子闭锁防盗(电子遥控门锁控制器)、小区物业管理、大厦门禁系统等。

超高频与微波频段的射频标签简称为微波射频标签,其典型工作频率有433.92MHz、862(902)MHz~928MHz、2.45GHz、5.8GHz。微波射频标签可分为有源标签与无源标签两类。工作时,射频标签位于阅读器天线辐射场的远区场内,标签与阅读器之间的耦合方式为电磁耦合方式。阅读器天线辐射场为无源标签提供射频能量,将有源标签唤醒。相应的射频识别系统阅读距离一般大于1m,典型情况为4m~6m,最大可达10m以上。阅读器天线一般均为定向天线,只有在阅读器天线定向波束范围内的射频标签可被读/写。由于阅读距离的增加,应用中有可能在阅读区域中同时出现多个射频标签的情况,从而提出了多标签同时读取的需求。目前,先进的射频识别系统均将多标签识读问题作为系统的一个重要特征。超高频标签主要用于铁路车辆自动识别、集装箱识别,还可用于公路车辆识别与自动收费系统中。

从频段划分可以看出来,NFC在频段上,属于RFID众多频段中的一个,他们是从属关系。好了,RFID部分咱们了解了应用场景,系统组成,工作原理及频段划分四个部分,下面来说说NFC。

2 NFC介绍

NFC技术是一种新兴技术,使用了NFC技术的设备(例如移动电话)可以在彼此靠近的情况下进行数据交换,是由非接触式射频识别(RFID)及互连互通技术整合演变而来的,通过在单一芯片上集成感应式读卡器、感应式卡片和点对点通信的功能。

近场通信(Near Field Communication,简称NFC),是一种新兴的技术,使用了NFC技术的设备(例如移动电话)可以在彼此靠近的情况下进行数据交换,是由非接触式射频识别(RFID)及互连互通技术整合演变而来的,通过在单一芯片上集成感应式读卡器、感应式卡片和点对点通信的功能,利用移动终端实现移动支付、电子票务、门禁、移动身份识别、防伪等应用。

NFC一个非常重要的特点就是建立速度极快,几乎就是“滴”一下的声音,就能建立连接,这对于我们像乘公交、坐地铁这些常用场景无疑是十分方便的,而相比之下,蓝牙的通讯建立,大概需要五六秒,扫码支付也需要几秒钟的时间。

2.1常见协议

NFC技术是符合ISO18092、ISO21481标准,兼容ISO14443、ISO15693等射频标准。

ISO 14443和ISO 15693二者皆以13.56MHz交变信号为载波频率:ISO15693读写距离较远,当然这也与应用系统的天线形状和发射功率有关;

ISO14443定义了TYPE A、TYPE B两种类型协议。通信速率为106kbits/s,它们的不同主要在于载波的调制深度及位的编码方式。下表为两种协议的对比,在具体的应用场景中具体使用什么协议需要综合考虑。

2.2 常见标签类型及型号

NFC标签分为5个类型

Type-1

符合ISO/IEC 14443A规范。它具有读写能力,可由用户配置为只读模式。内存大小从93字节到2千字节,通信速度或数据速率为106千比特/秒。不支持防冲突机制。

Type-2

符合ISO/IEC 14443A规范。它具有读写能力,可由用户配置为只读模式。内存大小从48字节到2千字节,通信速度或数据速率为106千比特/秒。支持防冲突机制。

Type-3

标签符合ISO/IEC 18092和JIS X 6319-4标准,数据速率为212 kbit/s或424 kbit/s。支持防撞机制。

Type-4

标签符合ISO/IEC 14443标准的A和B两个版本Type-4标签包含32千字节的内存,支持106千比特/秒、212千比特/秒和424 kbit/s的数据速率,以及防撞机制。

Type-5

标签(NFC- v)它依赖于ISO/IEC 15693标准,包含多达8千字节的内存,支持26.48千比特/秒的数据速率和防撞机制。

市面上常见的NFC标签如下表所示,各位同学在选取标签时,一定要记得仔细查看所选择标签的技术条件是否满足应用要求。

2.3 常见读卡芯片分类

读卡芯片可以从2个纬度来分类,一个是使用场景,一个是传输协议。常见的读卡器芯片供应商有ST、NXP和复旦微电子,在选取读卡器芯片式应当首先以应用场景为主,选择能够满足要求的芯片,然后再根据喜用习惯和价格选择合适的读卡芯片。

3  NFC 技术为啥没被普及?


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