Этот пример показывает вам, как смоделировать связь между двумя устройствами Около полевой коммуникации (NFC). Пример требует:
Библиотека Communications Toolbox™ для протокола NFC
Около полевой коммуникации (NFC) является стандартизированной ближней технологией беспроводного подключения, спроектированной для интуитивной и простой связи между двумя электронными устройствами. NFC действует на центральной частоте на 13,56 МГц (ФК) на уровнях в пределах от 106 Кбит/с к 424 Кбит/с, и его типичный рабочий диапазон составляет 10 см или меньше. NFC всегда вовлекает Инициатора и Цель - Инициатор активно генерирует электромагнитное поле, которое может привести в действие пассивную Цель.
ISO®/IEC 18092 (Телекоммуникации и Обмен информацией Между Системами - Около Полевой Коммуникации - Интерфейсом и Протоколом), также называемый NFCIP-1 (Около Полевой Коммуникации - Интерфейс и Спецификация Протокола), является управляющим международным стандартом для NFC. Это основано на ISO/IEC 14443. ISO/IEC 18092 включает два коммуникационных режима:
Пассивный элемент: устройство Инициатора генерирует поле поставщика услуг и ответы Целевого устройства путем модуляции существующего поля. В этом режиме Целевое устройство потребляет свою рабочую энергию от обеспеченного Инициаторами электромагнитного поля.
Активный: И Инициатор и Целевое устройство связываются путем альтернативной генерации их собственных полей. Устройство деактивировало свое поле РФ, в то время как оно ожидает данных. В этом режиме оба устройства обычно имеют источники питания.
В двух режимах коммуникации существует три режима работы, заданные в ISO/IEC 18092:
Чтение-запись: В этом режиме устройство NFC может считать данные из или записать данные к любому из поддерживаемых тегов NFC (бесконтактные карты) в стандартном формате данных NFC. Приложения включают информацию чтения, хранившую в недорогие теги NFC, встроенные в метки или умные плакаты.
Эмуляция карты: устройство NFC может также действовать как тег NFC для других читателей. Это позволяет поддерживающим NFC устройствам как смартфоны действовать как смарт-карты, чтобы выполнить транзакции, такие как платежи или покупка билетов.
Одноранговый: Два устройства NFC могут обмениваться данными. Приложения включают совместное использование WiFi или ссылки Bluetooth® или обмена данными в форме виртуальных визитных карточек и фотографий.
Этот пример иллюстрирует протокол NFC и команды, требуемые передать данные от Инициатора к Цели. Пассивный коммуникационный режим используется здесь, посредством чего Инициатор обеспечивает электромагнитное поле, и Цель передает информацию обратно путем модуляции этого поля. Инициатор действует в качестве средства записи и Цели как эмулятор карты или тег. Инициатор и Цель используют Тип воздушный интерфейс, заданный в ISO/IEC 14443-2 (Удостоверения личности - Бесконтактные карты интегральной схемы - карты Близости - Часть 2: степень Радиочастоты и интерфейс сигнала), и действуют на уровне 106 Кбит/с. Инициатор использует Модифицированного Миллера, кодирующего с 100% ASK, как показано в осциллографе Времени ниже. Цель генерирует поднесущую с частотой 847,5 кГц (Фс), через модуляцию загрузки, с помощью поля Инициатора и затем модулирует данные на несущую частоту Инициатора с помощью этой поднесущей. Спектр Анализатор иллюстрирует модуляцию загрузки ниже. Чтобы подсветить поднесущую на уровне 847,5 кГц, выберите Tools-> Measurements-> Peak Finder в спектре окно анализатора. Цель использует Манчестерское кодирование с 10% ASK как показано в осциллографе Времени ниже. Обратите внимание на то, что сигналы области времени, показанные в два Раза, когда осциллографы являются сгенерированными модулированными сигналами т.е. сигналом поставщика услуг на 13,56 МГц, разделяются.
Объект nfcInitiator представляет Инициатора. Свойство UserData содержит данные, которые будут переданы к Цели. Объект nfcTarget представляет Цель, и ReceivedUserData содержит данные, полученные от Инициатора. Из-за малой дальности устройств NFC, системный ОСШ очень высок.
initiator = nfcInitiator target = nfcTarget % Signal to noise ratio, in dB snrdB = 50; % Reset the RNG for reproducible results s = rng(0);
initiator = Fc: 13560000 SamplesPerSymbol: 64 t1: 32 AppLayer: [] UserData: 'Hello, from MathWorks.' EnableVisualization: 1 target = Fc: 13560000 Fs: 847500 SamplesPerSymbol: 64 UID: '11aa22bb' AppLayer: [] ReceivedUserData: '' EnableVisualization: 1
Инициатор и Цель следуют за инициализацией и последовательностями антистолкновения, чтобы установить линию связи. Рисунок 9 (Инициализация и блок-схема антистолкновения для PCD) и рисунок 10 (цикл Антистолкновения, блок-схема для PCD) в ISO/IEC 14443-3 (Удостоверения личности - Бесконтактные карты интегральной схемы - карты Близости, Часть 3: Инициализация и антистолкновение), иллюстрируют соответствующие блок-схемы. Разделите 6 (Тип A - Инициализация, и антистолкновение) ISO/IEC 14443-3 описывает команды и протокол подробно. Функции nfcInitialization () и nfcAnticollisionLoop () реализуют соответствующую последовательность команд и протокола. Пример распечатывает состояние и действия Инициатора и Целевых устройств, наряду с важной информацией, которой обмениваются, чтобы указать на поток команд.
Как описано в ISO/IEC 18092 Транспортный протокол имеет три части -
Активация протокола: Различные параметры протокола, как битрейты, согласованы и выбраны во время этой фазы. Разделите 12.5 (Активация протокола) ISO/IEC 18092 детально описывает эту фазу. Функция nfcProtocolActivation () реализует последовательность команд, требуемых во время этой фазы.
Протокол Обмена данными: информацией обмениваются во время этой фазы с помощью полудуплексного протокола, который поддерживает блочно-ориентированную передачу данных с обработкой ошибок. Смотрите раздел 12.6 (Протокол Обмена данными) ISO/IEC 18092 для деталей. Функция nfcDataExchangeProtocol () показывает, как реализовать обмен данными, как предписано ISO/IEC 18092.
Деактивация Протокола: После завершающегося обмена данными Инициатор деактивировал протокол и связь с Целью. Функция nfcProtocolDeactivation () реализует последовательность, описанную в разделе 12.7 (Деактивация протокола) ISO/IEC 18092.
Исследуйте различные методы nfcInitiator, и nfcTarget возражает, чтобы изучить различные команды и протоколы, описанные стандартами NFC. Экспериментируйте с различными системными параметрами как ОСШ, тип UID (Один или Двойной), значение UID, SamplesPerSymbol, чтобы видеть, как они влияют на систему.
nfcPrint.Message('The message to transmit from Initiator to Target:'); nfcPrint.Message(initiator.UserData); nfcPrint.Start(); nfcInitialization(initiator, target, snrdB); nfcAnticollisionLoop(initiator, target, snrdB); nfcProtocolActivation(initiator, target, snrdB); nfcDataExchangePorotcol(initiator, target, snrdB); nfcProtocolDeactivation(initiator, target, snrdB) nfcPrint.End(); nfcPrint.Message('The message received by Target from Initiator:'); nfcPrint.Message(target.ReceivedUserData); nfcPrint.NewLine; % Restore RNG state rng(s); function nfcInitialization(initiator, target, snrdB) % Initialization and anticollision % Reference: ISO/IEC 14443-3, section 6 txREQA = transmitREQA(initiator); rxREQA = awgn(txREQA, snrdB, 'measured'); txATQA = receiveREQA(target, rxREQA); rxATQA = awgn(txATQA, snrdB, 'measured'); [isATQAValid, isCollisionDetected, isTargetCompliant] = ... receiveATQA(initiator, rxATQA); coder.internal.errorIf(~isATQAValid, 'comm_demos:NFC:InvalidATQA'); coder.internal.errorIf(isCollisionDetected, 'comm_demos:NFC:CollisionATQA'); coder.internal.errorIf(~isTargetCompliant, 'comm_demos:NFC:TargetNotCompliant'); end function nfcAnticollisionLoop(initiator, target, snrdB) % Anticollision Loop % Reference: ISO/IEC 14443-3, section 6 nfcPrint.NewLine; nfcPrint.Heading1('Start of Anticollision loop'); % Start anticollision loop cascadeLevel = 1; targetRxAC = []; nfcPrint.CascadeLevel(cascadeLevel); [initiatorTxAC, newCascadeLevel, uidComplete, isoCompliantTarget] = ... antiCollisionLoop(initiator, targetRxAC, cascadeLevel); while (newCascadeLevel <= 3) && ~uidComplete nfcPrint.CascadeLevel(newCascadeLevel, cascadeLevel); cascadeLevel = newCascadeLevel; targetRxAC = awgn(initiatorTxAC, snrdB, 'measured'); % Target's anticollision loop targetTxAC = antiCollisionLoop(target, targetRxAC); initiatorRxAC = awgn(targetTxAC, snrdB, 'measured'); % Initiator's anticollision loop [initiatorTxAC, newCascadeLevel, uidComplete, isoCompliantTarget] = ... antiCollisionLoop(initiator, initiatorRxAC, cascadeLevel); end coder.internal.errorIf(~uidComplete, 'comm_demos:NFC:IncompleteUID'); coder.internal.errorIf(~isoCompliantTarget, ... 'comm_demos:NFC:TargetNotCompliantWithNFCIP1'); nfcPrint.Heading1('End of Anticollision loop'); nfcPrint.NewLine; nfcPrint.Heading1(['Target compliant with NFCIP-1. '... 'Continue with Transport Protocol Activation']); end function nfcProtocolActivation(initiator, target, snrdB) % NFCIP-1 Transport Protocol Activation % Reference: ISO/IEC 18092, section 12.5 nfcPrint.NewLine; nfcPrint.Heading1('Start of Transport Protocol Activation'); txATR_REQ = transmitATR_REQ(initiator); rxATR_REQ = awgn(txATR_REQ, snrdB, 'measured'); txATR_RES = receiveATR_REQ(target, rxATR_REQ); rxATR_RES = awgn(txATR_RES, snrdB, 'measured'); txPSL_REQ = receiveATR_RES(initiator, rxATR_RES); rxPSL_REQ = awgn(txPSL_REQ, snrdB, 'measured'); txPSL_RES = receivePSL_REQ(target, rxPSL_REQ); status = receivePSL_RES(initiator, txPSL_RES); coder.internal.errorIf(~status, 'comm_demos:NFC:TPActivationFailed'); nfcPrint.Heading1('End of Transport Protocol Activation'); end function nfcDataExchangePorotcol(initiator, target, snrdB) % Data Exchange Protocol % Reference: ISO/IEC 18092, section 12.6 nfcPrint.NewLine; nfcPrint.Heading1('Start of Data Exchange Protocol (DEP)'); status = nfcDEP(initiator, target, snrdB); coder.internal.errorIf(~status, 'comm_demos:NFC:DEPFailed'); nfcPrint.Heading1('End of Data Exchange Protocol (DEP)'); nfcPrint.NewLine; end function nfcProtocolDeactivation(initiator, target, snrdB) % Transport Protocol Deactivation % Reference: ISO/IEC 18092, section 12.7 nfcPrint.NewLine; nfcPrint.Heading1('Start of Transport Protocol Deactivation'); txRLS_REQ = transmitRLS_REQ(initiator); rxRLS_REQ = awgn(txRLS_REQ, snrdB, 'measured'); txRLS_RES = receiveRLS_REQ(target, rxRLS_REQ); rxRLS_RES = awgn(txRLS_RES, snrdB, 'measured'); status = receiveRLS_RES(initiator, rxRLS_RES); coder.internal.errorIf(~status, 'comm_demos:NFC:TPDeactivationFailed'); nfcPrint.Heading1('End of Transport Protocol Deactivation'); end
The message to transmit from Initiator to Target: Hello, from MathWorks. Start of NFC Communication between Initiator and Target Initiator transmitted REQA Target received REQA Target transmitted ATQA in response to REQA Initiator received ATQA Target supports bit frame anticollision Target's UID size: single Start of Anticollision loop Cascade Level-1 Initiator transmitted ANTICOLLISION command Target received Cascade Level-1 SEL code Target transmitted full UID Initiator received CL1 UID without collision Complete UID received: 0x11aa22bb Initiator transmitted SELECT command Target received Cascade Level-1 SEL code Target selection confirmed Target transmitted SAK with UID complete flag Initiator received SAK UID complete. Exit Anticollision loop. End of Anticollision loop Target compliant with NFCIP-1. Continue with Transport Protocol Activation Start of Transport Protocol Activation Initiator transmitted ATR_REQ Target received ATR_REQ Target transmitted ATR_RES in response to ATR_REQ Initiator received ATR_RES Initiator transmitted PSL_REQ in response to ATR_REQ Selected send rate: 106 Kbps Selected receive rate: 106 Kbps Target received PSL_REQ Target transmitted PSL_RES in response to PSL_REQ Initiator received PSL_RES PSL_RES validated. All selected rates confirmed End of Transport Protocol Activation Start of Data Exchange Protocol (DEP) Initiator transmitted an Information PDU in DEP_REQ Initiator PNI: 0 Target received an Information PDU in DEP_REQ MI chaining not activated in received information PDU Received Initiator PNI: 0 Target PNI: 0 Target transmitted an Information PDU in DEP_RES in response to DEP_REQ Initiator received an Information PDU in DEP_RES Received Target PNI: 0 All data transmitted from Initiator to Target. Exit DEP. End of Data Exchange Protocol (DEP) Start of Transport Protocol Deactivation Initiator transmitted RLS_REQ Target received RLS_REQ Target transmitted RLS_RES in response to RLS_REQ Initiator received RLS_RES Target released End of Transport Protocol Deactivation End of NFC Communication between Initiator and Target The message received by Target from Initiator: Hello, from MathWorks.
ISO/IEC 14443-2 Удостоверения личности - Бесконтактные карты интегральной схемы - карты Близости - Часть 2: степень Радиочастоты и интерфейс сигнала
ISO/IEC 14443-3 Удостоверения личности - Бесконтактные карты интегральной схемы - карты Близости - Часть 3: Инициализация и антистолкновение
Информационные технологии ISO/IEC 18092 - Телекоммуникации и обмен информацией между системами - Около Полевой Коммуникации - Интерфейс и Протокол (NFCIP-1)