Resumo:

O emparelhamento Bluetooth é um processo que estabelece um vínculo entre dois dispositivos através de um segredo compartilhado conhecido como chave de link. Esse vínculo permite que os dispositivos se conectem sem repetir o processo de emparelhamento. No entanto, o emparelhamento Bluetooth tradicional pode ser inconveniente e potencialmente inseguro. Para resolver essas questões, o Bluetooth Special Interest Group introduziu modelos seguros de emparelhamento simples (SSP), incluindo o emparelhamento fora da banda (OOB), que fornece um método mais seguro e fácil de usar. A comunicação de campo próximo (NFC) pode ser usada para facilitar o emparelhamento OOB, oferecendo um meio conveniente e seguro de estabelecer conexões Bluetooth. O emparelhamento NFC é suportado pela maioria dos sistemas operacionais móveis e simplifica o processo para os consumidores ao introduzir novos acessórios. O NFC também pode ser usado para outras interações com dispositivos IoT, como configuração e transferência de dados.

Questões:

1. Como funciona o emparelhamento Bluetooth?

Durante o emparelhamento Bluetooth, dois dispositivos estabelecem um relacionamento criando um segredo compartilhado conhecido como uma chave de link. Se ambos os dispositivos armazenarem a mesma chave de link, eles são considerados emparelhados ou ligados.

2. Qual é o propósito de vínculo no Bluetooth?

O objetivo da ligação em Bluetooth é reconhecer dispositivos específicos e permitir o controle sobre quais dispositivos podem se conectar a um determinado dispositivo Bluetooth.

3. O que é emparelhamento fora da banda (OOB)?

O emparelhamento fora da banda (OOB) é um modelo introduzido pelo Grupo de Interesse Especial Bluetooth para simplificar e proteger o processo de emparelhamento. Faz uso de outros meios, como a NFC, para compartilhar as chaves secretas necessárias para o emparelhamento.

4. Por que o OOB está emparelhando através da NFC conveniente?

O emparelhamento do OOB através do NFC é conveniente porque é suportado pela maioria dos sistemas operacionais móveis e permite a conveniência “Tap To Par” ao introduzir novos acessórios em um smartphone. A curta faixa de comunicação da NFC também aumenta a segurança e a seletividade do processo de emparelhamento.

5. Como a NFC pode ser usada para facilitar as interações com dispositivos IoT sem cabeça?

O NFC pode ser usado para facilitar as interações com dispositivos de IoT sem cabeça, como remover um dispositivo da rede, substituindo um dispositivo antigo por um novo, enviando dados de configuração, recuperando informações quando a conexão Bluetooth não estiver ativa e acordar um dispositivo que foi totalmente alimentado para maximizar a vida útil da bateria.

6. Um transceptor NFC passivo pode se comunicar com um leitor quando o sistema host é desligado?

Sim, um transceptor NFC passivo pode se comunicar com um leitor, mesmo quando o sistema host é desligado. Isso permite a transferência de dados como parâmetros de rede e passagens para um dispositivo antes de serem ligadas pela primeira vez.

7. Como a NFC pode ser usada para conectar dispositivos sem cabeça à rede?

Ao tocar em um smartphone ou dispositivo de gateway habilitado para NFC contra um dispositivo sem cabeça, a chave necessária pode ser transferida para estabelecer uma conexão e comunicação seguras com a rede.

8. Que outras funcionalidades podem facilitar a NFC para dispositivos IoT?

O NFC pode ser usado para redefinir ou desativar um dispositivo da rede, copiar as configurações de configuração de um dispositivo para outro e ajudar a substituição ou renovação de equipamentos antigos.

9. O emparelhamento NFC é seguro?

O emparelhamento NFC é considerado seguro devido ao intervalo de comunicação curto, à necessidade de presença física e à capacidade de tocar para garantir que apenas o dispositivo pretendido receba a chave.

10. Como a NFC contribui para a segurança e seletividade do processo de emparelhamento?

A curta faixa de comunicação da NFC garante que ataques remotos não sejam possíveis, pois a parte não autorizada precisa estar fisicamente presente dentro de alguns centímetros do equipamento. A capacidade de tocar também permite que o usuário esteja confiante de que apenas o dispositivo pretendido recebe a chave.

Ajuda Guia

[3] Aproveitando a Comunicação de Campo Próximo (NFC) para se conectar com sensores inteligentes BL, editores europeus da Digi-Key

Permitindo o emparelhamento fora da banda Bluetooth através da NFC

Muitos serviços oferecidos pelo Bluetooth podem expor dados privados ou deixar uma parte conectada controlar o dispositivo Bluetooth. Razões de segurança tornam necessário reconhecer dispositivos específicos e, assim, ativar o controle sobre quais dispositivos podem se conectar a um determinado dispositivo Bluetooth.

Para enfrentar esse desafio, o Bluetooth usa um processo chamado Bonding, e um vínculo é gerado através de um processo chamado emparelhamento. O processo de emparelhamento é acionado por uma solicitação específica de um usuário para gerar um título (por exemplo, o usuário solicita explicitamente para “adicionar um dispositivo Bluetooth”) ou automaticamente ao se conectar a um serviço em que a identidade de um dispositivo é solicitada pela primeira vez.

O emparelhamento geralmente envolve algum nível de interação do usuário para confirmar a identidade dos dispositivos. Ao combinar o emparelhamento com êxito, um vínculo se forma entre os dois dispositivos, permitindo que esses dois dispositivos se conectem no futuro sem repetir o processo de emparelhamento para confirmar a identidade do dispositivo.

Durante o emparelhamento, os dois dispositivos estabelecem um relacionamento criando um segredo compartilhado conhecido como chave de link. Se ambos os dispositivos armazenarem a mesma chave de link, eles são considerados “emparelhados” ou “ligados”. Um dispositivo que deseja se comunicar com um dispositivo ligado pode autenticar criptograficamente sua identidade, garantindo que seja efetivamente o dispositivo em que anteriormente combinou. Depois que uma chave de link é gerada, os dispositivos podem trocar dados por meio de um link autenticado de conexão assíncrona (ACL) que pode ser criptografado para proteger os dados transferidos contra a escuta (a.k.a. homem nos ataques do meio).

Emparelhamento fora da banda

O emparelhamento Bluetooth é amplamente percebido como um processo inconveniente. Os usuários que tentam conectar um acessório ao seu telefone geralmente precisam se referir ao manual para entender como tornar o novo dispositivo descoberta. A segurança pode até ser comprometida porque poucos usuários alteram a pasta passada padrão da fábrica para um número que os hackers em potencial podem adivinhar facilmente. Esse processo é difícil o suficiente quando o equipamento tem seus próprios dispositivos de entrada de usuário, como botões ou interruptores. Em um dispositivo como um sensor inteligente de IoT, sem exibição nem teclado, pode até ser impossível.

Para ajudar a superar as dificuldades de emparelhamento, o Bluetooth Sig introduziu o Seguro Simples emparelhamento (SSP) do Bluetooth 2.0 em diante. O SSP especifica quatro modelos de associação:

• Apenas funciona
• Comparação numérica
• Passkey Entrada
• Fora da banda (OOB)

A entrada de pastagem e a comparação numérica exigem que o usuário insira um código ou confirme que dois códigos são idênticos. Apenas funciona o emparelhamento usa o mesmo protocolo que a comparação numérica, mas não requer confirmação do usuário. Embora isso possa ser usado para emparelhar um dispositivo sem teclas ou exibição de interface do usuário, ele não fornece proteção contra a escuta. OOB é, portanto, o modelo mais adequado para conectar dispositivos que não possuem interface de usuário de maneira segura: em vez de compartilhar as teclas secretas sobre o 2.Banda de 4 GHz usada pelo protocolo BLE, faz uso de outros mídias intrinsecamente endurecidas contra a escuta.

OOB através da NFC

A comunicação de campo próximo (NFC) pode ser usada para compartilhar os dados necessários para o emparelhamento OOB e, portanto, fornece meios convenientes e seguros de estabelecer conexões Bluetooth. De fato, o curto intervalo de comunicação da NFC contribui para a segurança e a seletividade. Ataques remotos não são possíveis quando a parte não autorizada precisa estar fisicamente presente dentro de alguns centímetros do equipamento, e a batida permite que o usuário tenha certeza de que apenas o dispositivo a ser conectado recebeu a chave.

O emparelhamento NFC é suportado nativamente pela maioria dos sistemas operacionais móveis (Android, iOS, Kaios …) e tem um uso muito simplificado para os consumidores, permitindo que “Tap parasse” com conveniência ao introduzir novos acessórios como um fone de ouvido ou alto -falantes em um smartphone.

Aproveitando as disposições de segurança internas, a NFC pode ser usada para ajudar o emparelhamento Bluetooth de sensores inteligentes sem trocar nenhuma das vantagens da onipresença que acompanha o amplo suporte nativo em smartphones e tablets.

Além de ajudar a introduzir novos dispositivos na rede com segurança, a NFC pode ajudar a facilitar outras interações com dispositivos IoT sem cabeça. Alguns exemplos incluem remover um dispositivo da rede, substituir um dispositivo antigo por um novo e enviar dados de configuração ou recuperar informações quando a conexão Bluetooth não estiver ativa. A NFC também fornece um meio de acordar um dispositivo que foi totalmente desligado para maximizar a duração da bateria e ajudá -lo a se conectar a uma rede Bluetooth.

NFC permite que o dispositivo passivo colhe energia do campo eletromagnético. Portanto, um transceptor passivo da NFC pode se comunicar com um leitor quando o sistema host é desligado, dados como os parâmetros de rede e a pasta de passagem necessários para conectar o dispositivo com segurança podem ser transferidos para o dispositivo antes de ser ligado pela primeira vez. Isso pode ser feito tocando no novo dispositivo contra um smartphone habilitado para NFC ou um dispositivo de gateway, como um hub de automação residencial. Quando o objeto é subsequentemente ligado, ele pode usar a chave para se conectar com a rede e estabelecer comunicação segura. A chave é então excluída da tag para evitar a interceptação por terceiros. Da mesma forma, um smartphone habilitado para NFC registrado com o dispositivo pode ser usado para conectar dispositivos sem cabeça à rede, tocando. Outros comandos, como redefinição ou descomissionar um dispositivo da rede, podem ser realizados da mesma maneira, e também é possível copiar as configurações de configuração de um dispositivo para outro, tocando, ajudando a substituição ou renovação de equipamentos antigos.

O Bluetooth SIG e o NFC Consortium fizeram provisão para que as duas tecnologias interoperam para fins, como emparelhar dispositivos e iniciar comunicações para estabelecer uma conexão Bluetooth. Os padrões Bluetooth atuais não apenas suportam o emparelhamento OOB para alavancar os pontos fortes de um padrão como o NFC, mas também a especificação NFC inclui recursos para conectar dispositivos a uma rede como Bluetooth ou Wi-Fi. Há também um protocolo para entrega de conexão, que permite uma transferência graciosa para o Bluetooth imediatamente após o emparelhamento.

Esses recursos incluídos nas duas especificações permitem que o NFC seja usado para vários propósitos, incluindo a seleção de um dispositivo Bluetooth, iniciando uma conexão segura com um dispositivo Bluetooth ou iniciando um aplicativo em um dispositivo Bluetooth.

A NFC simplifica a seleção de dispositivos, eliminando o procedimento de descoberta Bluetooth, que pode exigir que o usuário selecione o dispositivo desejado manualmente de uma lista que contém outros dispositivos dentro do intervalo. Nesse caso, a NFC permite que o endereço Bluetooth seja capturado diretamente do dispositivo batido.

Ao usar o emparelhamento OOB para conectar um dispositivo Bluetooth, o NFC pode ser usado para comunicar a chave temporária necessária por dispositivos BLE durante o processo. A chave está incluída na carga útil de uma mensagem NDEF padrão (formato de troca de dados NFC). Depois que os dados do OOB foram trocados, os desenvolvedores podem aproveitar outros recursos incluídos na especificação Bluetooth para minimizar o tempo para terminar de configurar a conexão. Um exemplo é o suporte para o estabelecimento de conexão rápida, que está incluída no perfil de acesso genérico (GAP). A lacuna define os procedimentos para os dispositivos Bluetooth anunciarem, se encontrarem, conectar e lidar com segurança.

O documento do aplicativo Bluetooth® seguro emparelhamento simples usando NFC, publicado em conjunto pelo Fórum NFC e Bluetooth Sig, fornece informações detalhadas sobre as interações entre dispositivos e os mecanismos de transferência entre NFC e Bluetooth.

Contribuição de Invia

Para implementar o emparelhamento NFC e o acionamento do host desencadeado por NFC, o dispositivo deve incorporar um transceptor BLE e um transceptor NFC que suporta o modo de empréstimo de cartão (a.k.a. Modos Smart Card ou Tag). Embora possam ser implementados como ICs separados, uma solução integrada combinando ambos os transceptores oferece uma solução mais pequena, econômica e consciente de energia.

No modo de emissão de cartões, um dispositivo NFC se comporta como um cartão inteligente sem contato. Para a menor velocidade de comunicação especificada pelo NFC Standard (106 kbit/s), o modo de empréstimo de cartão é totalmente compatível com o padrão ISO 14443 Tipo A, desenvolvido inicialmente para produtos de cartão inteligente.

No Invia, uma casa de design de semicondutores do grupo Thales, projetamos ICs seguros para os aplicativos mais rigorosos. Para ativar a IoT, a equipe de RF da Invia concebe transceptores compatíveis com NFC com base em várias tecnologias e já implantados em milhões de dispositivos. Tais transceptores estão disponíveis como IPs de silício para integração nos ASICs ou SoCs; Entregamos os front-ends analógicos e os controladores digitais.

Invia é seu parceiro de escolha para a integração da NFC e funcionalidades de segurança.

Conclusão

NFC ajuda a conectar sensores inteligentes com pouca ou nenhuma interface de usuário a uma rede Bluetooth. O Bluetooth SIG e o fórum da NFC cooperaram para fazer provisão para o emparelhamento assistido por NFC, incluindo suporte para entrega de conexão na especificação NFC e emparelhamento de OOB na especificação BLE. A integração dos transceptores BLE e NFC simplifica esta solução combinando as duas tecnologias em um dispositivo. Por último, mas não menos importante, o SDK de suporte fornece aos desenvolvedores de software o que eles precisam para começar a emparelhar dispositivos sem cabeça em tempo hábil.

Referências

[1] Emparelhamento simples Bluetooth® seguro usando NFC – versão 1.2, fórum da NFC, 31 de maio de 2019

[2] Especificação do núcleo do Bluetooth – emparelhamento Bluetooth Parte 5: emparelhamento legado – fora da banda, Bluetooth sig

[3] Aproveitando a Comunicação de Campo Próximo (NFC) para se conectar com sensores inteligentes BL, editores europeus da Digi-Key

[4] Bluetooth – emparelhamento e ligação – motivação / implementação, Wikipedia

[5] Implantando BLE e NFC para conexões seguras e emparelhamento fácil, Heiner Tendyck, Eenews Analog

[6] Entendendo a segurança do Bluetooth, Mark Loveless, Duo Security – Decipher, 9 de janeiro de 2019

[7] Dispositivos de emparelhamento usando dados trocados em um canal fora da banda, Motorola Solutions Inc

Se você deseja baixar uma cópia deste white paper, clique aqui

Sistema de áudio pessoal SRS-X11

Conectando-se a um dispositivo compatível com NFC por um toque (NFC)

Tocando o alto-falante com um dispositivo compatível com NFC, como um smartphone ou walkman, etc., O alto -falante liga automaticamente, depois passa a pareamento e conexão Bluetooth.

Smartphones compatíveis com smartphones compatíveis com NFC com Android 2.3.3 ou posteriormente instalados modelos compatíveis com Walkman NFC Modelos Walkman *1

*1 Mesmo que o seu Walkman seja compatível com a função NFC, pode não ser capaz de fazer uma conexão Bluetooth com o alto -falante por um toque. Para detalhes sobre os modelos compatíveis, consulte as instruções operacionais fornecidas com seu walkman.

NFC NFC (Comunicação de campo próximo) é uma tecnologia que permite a comunicação sem fio de curto alcance entre vários dispositivos, como smartphones e tags de IC. Graças à função NFC, a comunicação de dados – por exemplo, o emparelhamento Bluetooth – pode ser alcançado facilmente, simplesmente tocando nos dispositivos compatíveis com NFC juntos (i.e., no símbolo ou local n-mark designado em cada dispositivo).

1. Defina a função NFC do dispositivo.

• Se o seu Smartphone OS for Android 2.3.3 ou mais tarde, e menos que o Android 4.1: prossiga para a etapa 2.
• Se o seu Smartphone OS for Android 4.1 ou mais tarde: prossiga para a etapa 4.
• Modelos Walkman compatíveis com NFC *2: Prossiga para a Etapa 4.

*2 Os procedimentos para as configurações da NFC podem variar dependendo dos modelos Walkman. Para detalhes, consulte as instruções operacionais fornecidas com seu walkman.

“ NFC Easy Connect ” é um aplicativo Android gratuito que você pode baixar do Google Play. Baixe o aplicativo pesquisando “ NFC Easy Connect ” ou acessá-lo usando o seguinte código bidimensional. Uma taxa pode ser cobrada para baixar o aplicativo. Para baixar através do código bidimensional, é necessário um aplicativo de leitor de código bidimensional. Acesse o seguinte site para pesquisar o aplicativo: https: // reproduzir.Google.com/store/Apps/Detalhes?id = com.Sony.Download do EasyConnect através do código bidimensional: o aplicativo pode não ser download em alguns países/regiões.

Verifique se a tela do aplicativo é exibida.

Desbloqueie a tela do dispositivo com antecedência. Continue tocando o dispositivo na parte n marcada do alto -falante até que o dispositivo responda. Se o alto -falante estiver desligado, ele ligará quando o dispositivo o tocar. Siga as instruções na tela para estabelecer a conexão. Quando a conexão Bluetooth é estabelecida, (Bluetooth) Indicador permanece iluminado. Para desconectar, toque no alto -falante com o dispositivo novamente.

Observação

Ao usar o alto -falante, adicione função Toque no alto -falante onde o indicador (Bluetooth) está iluminado. O dispositivo não pode fazer uma conexão Bluetooth com o alto -falante onde o indicador (Bluetooth) é desligado.

Dica

• Se você não pode conectar o alto -falante, tente o seguinte.
  • Inicie o aplicativo no dispositivo e mova o dispositivo lentamente sobre a parte N marcada do alto -falante.
  • Se o dispositivo estiver em um caso, remova o caso.
  • Verifique se a tela do aplicativo é exibida no dispositivo.

  Observação

  • Quando um cabo de áudio está conectado ao alto -falante’s áudio em jack, enquanto o alto-falante e o dispositivo Bluetooth foram conectados via conexão Bluetooth, o som do dispositivo conectado a Bluetooth não é emitido do alto-falante (a função sem mãos está disponível). Para ouvir música do dispositivo Bluetooth, desconecte o cabo de áudio do alto -falante’s áudio em jack.
  • Se o seu smartphone for um tipo que entra no modo de espera em resposta à força magnética, pode não ser capaz de conectado pela NFC.

  Tópico relacionado

  • Desconectando o dispositivo compatível com NFC por um toque (NFC)
  • Dispositivos de troca por um toque (NFC)
  • Ouvindo música de um dispositivo via conexão Bluetooth
  • Ouvindo música sem fio com dois alto -falantes (Função de adição de alto -falante)

  Emparelhamento ativo da NFC para dispositivos de áudio

  Esta entrada da postagem fornece uma descrição detalhada de como desenvolver uma solução de emparelhamento NFC para dispositivos de áudio. Para isso, descreveremos em detalhes um protótipo de alto -falante de áudio feito pelo NXP.

  Casos de uso para emparelhamento Bluetooth e Wi-Fi via NFC

  À medida que o número de dispositivos conectados cresce, mais importante se torna conectá -los de uma maneira simples. Ao mesmo. O emparelhamento NFC é um caso popular de uso da NFC, apenas aproximando dois dispositivos habilitados para NFC é tudo o que é necessário para criar uma conexão. Por exemplo:

  • Para conectar -se à sua TV, transferir um vídeo do seu telefone ou compartilhar telas entre o seu tablet e a TV.
  • Para conectar -se à sua câmera para transferir fotos.
  • Para conectar seu telefone a um alto -falante sem fio.
  • Para conectar seus novos dispositivos à rede doméstica.
  • Para conectar -se aos seus wearables para ler sua frequência cardíaca.
  • Ou, para configurar um sistema multi-audio com NFC.

  

  Precisamente, este post o guiará através da implementação da solução de emparelhamento NFC para um sistema multi-audio.

  Benefícios oferecidos pela solução de emparelhamento NFC

  Existem vários benefícios em considerar a adição de NFC ao seu dispositivo de consumo. Primeiro, da perspectiva do consumidor:

  • Ele fornece uma maneira mais rápida e simples de vincular dispositivos sem fio, apenas um toque.
  • As credenciais para estabelecer essa conexão são trocadas de uma maneira segura.
  • O dispositivo é identificado instantaneamente, sem conflitos.

  Além disso, da perspectiva do fabricante, os benefícios vêm principalmente de:

  • Tornando o dispositivo mais atraente, adicionando um novo recurso.
  • E facilitando o uso do dispositivo, reduzindo o custo associado ao suporte técnico do cliente.

  No geral, o emparelhamento NFC é uma solução interessante, pois combina a configuração simples e de um toque de NFC com a velocidade mais alta, comunicação de distância mais longa das redes BT ou Wi-Fi

  Emparelhar -se e não foram os fones de ouvido Bluetooth desparastais com apenas uma torneira com NFC

  Etapas do processo de emparelhamento NFC

  Emparelhar e enviar música para um fone de ouvido BT é tão simples quanto:

  1. Selecione e toque uma faixa de música em nosso telefone.
  2. Toque no fone de ouvido BT com o telefone. Ao fazer isso, as credenciais de emparelhamento BT são trocadas com segurança via NFC sem configurações manuais.
  3. O telefone inicia automaticamente uma solicitação de conexão BT. Depois de um segundo, o áudio é transmitido via BT para o fone de ouvido sem entrar em nenhuma configuração manual.

  

  Além disso, isso não é apenas restrito a telefones e fones de ouvido, mas em geral entre dois dispositivos habilitados para NFC. Portanto, também é possível emparelhar e enviar música para dois fones de ouvido Bluetooth ao mesmo tempo, criando o que é conhecido como “uma discoteca silenciosa”. Novamente, o processo é simples:

  1. Primeiro, toque nos dois fones de ouvido com recursos da NFC. Ao fazer isso, os fones de ouvido trocam automaticamente as credenciais de emparelhamento.
  2. Os fones de ouvido estabelecem uma conexão BT.
  3. E o áudio é transmitido entre eles sem exigir nenhuma configuração manual.

  

  Da mesma forma, em vez de criar um disco silencioso, os alto-falantes sem fio podem ser combinados via NFC para criar um sistema multi-audio. Como tal, a NFC oferece uma solução real de um toque. Funciona com qualquer telefone NFC e nenhum aplicativo dedicado precisa ser instalado.

  Etapas do processo de não pares NFC

  Para parar de enviar música e não parecer, o fone de ouvido também é fácil. Um segundo toque é a única ação necessária para desconectar os fones de ouvido.

  1. Após a torneira, o segundo fone de ouvido desativará automaticamente o streaming de áudio e desligar.
  2. O melhor de tudo é que temos identificação instantânea do dispositivo a ser desconectado. Portanto, zero chances de desparachar o dispositivo errado como pode acontecer nas configurações do telefone, onde podemos escolher sem querer o errado.

  

  Demoção de alto-falante sem fio multi-audio com recursos de emparelhamento NFC

  Durante o restante deste post, derrubaremos um protótipo de alto-falante sem fio multi-audio da NFC desenvolvido pelo NXP baseado na solução do controlador PN7120 NFC.

  

  Arquitetura de hardware

  Esta demonstração consiste em dois alto -falantes com os mesmos componentes e, portanto, a mesma funcionalidade. Se desmontarmos um dos alto -falantes, os componentes que podemos encontrar no dispositivo PCB são:

  • Um sistema em solução de chip, com um processador de aplicativos, memória flash incorporada e conectividade sem fio BT.
  • Um relógio de cristal do sistema, a antena BT e dois alto -falantes de áudio
  • Uma unidade de fonte de alimentação, que inclui três 1.Baterias de 5V, fornecendo um 1 estável.Saída de 8V.
  • Um módulo de leitor NFC, baseado no chip PN7120, com uma antena integrada e um fator de forma compacto.

  

  Circuito de aplicação para energia Bluetooth no acionamento NFC

  Se tivermos uma olhada mais de perto na interface da unidade de energia, vemos que:

  • O pino VBAT está diretamente conectado às baterias. (PN7120 Ele suporta uma ampla gama de tensões da fonte de alimentação, de 5.5V até 2.75V)
  • O suprimento de almofada (PVDD), para a operação da interface do host, está conectado ao 1.8V do PMU.
  • Um gatilho de despertar é construído para que o controlador BT seja alimentado quando um campo de RF é detectado.

  Em relação à interface host entre o controlador NFC e o sistema principal MCU:

  • O módulo PN7120 está conectado ao controlador BT via I2C Slave Interface. Ele suporta modos I2C padrão, rápido e de alta velocidade (100 kHz SCL, 400 kHz SCL, 3.4 MHz SCL)
  • Os resistores de pull-up correspondentes são conectados nas linhas de dados e relógios (SDA e SCL).
  • O pino IRQ é usado para garantir o controle de fluxo de dados entre PN7150 e o controlador BT.
  • O pino VEN (Redefinir), usado para definir o dispositivo em modo de desligamento duro.

  E, em relação à interface da antena:

  • O pacote PN7120 VGA
  • Alguns componentes discretos para a correspondência de antena
  • E a bobina da antena em torno da borda do PCB.

  

  Arquitetura de software e interface NCI

  Nesta seção, detalhamos a pilha de software de solução e como a lógica do aplicativo NFC funciona dentro do sistema geral. Usando o diagrama de blocos, adicionamos os blocos de software em laranja.Primeiro, o módulo PN7120 inclui:

  • A camada de mapeamento de firmware e transporte da NCI para comunicação I2C (nada para cuidar do lado do desenvolvedor, já que esse firmware já vem incorporado no chip).

  Da mesma forma, o lado do controlador host requer:

  • A camada de mapeamento de motorista e transporte da NCI para se comunicar com o PN7120
    No topo dessas camadas, a lógica do aplicativo para o emparelhamento BT é implementada.

  Finalmente, a pilha BT para o streaming de áudio, mas esta peça de software não é detalhada aqui, pois está fora do escopo da implementação da NFC.

  

  Detalhes da especificação da interface do controlador NFC (NCI)

  O NCI descreve a interface interna entre um controlador NFC e a plataforma host principal (neste caso, entre PN7120 e o chip BT). NCI é definido pela organização do fórum da NFC. Como tal, fornece aos fabricantes uma interface padrão que eles podem usar para qualquer tipo de dispositivo habilitado para NFC que eles construam (facilitando a integração, economizando tempo e esforço). A figura seguinte representa a arquitetura da NCI:

  • Na parte inferior, encontramos os blocos de mapeamento de transporte, que mapeiam o protocolo NCI para uma conexão física subjacente (i2c, spi, uart, etc)
  • O núcleo NCI define as mensagens, comandos e formato de dados para as diferentes comunicações
  • No topo, os módulos NCI implementam funcionalidades específicas, como a descoberta de RF que configura o controlador NFC para se comunicar com outras tags ou dispositivos NFC.

  A partir da arquitetura NCI geral, essa implementação utiliza:

  • O mapeamento de transporte é o bloco I2C
    A descoberta de RF é configurada para que o alto -falante itera entre o leitor, o cartão e os modos P2P

  

  Interface do controlador NFC: RF Discovery

  O firmware PN7120 pode combinar os três modos de operação NFC usando a descoberta de RF, conforme definido na especificação NCI. A descoberta de RF é uma atividade cíclica que ativa vários modos de operação. Isso consiste em um loop que alterna duas fases: a pesquisa e as fases de escuta.

  • Na fase de votação, o PN7150 atua como leitor ou iniciador NFC para o modo P2P, pesquisando tags passivas ou um dispositivo de destino NFC.
  • Se nenhum cartão ou alvo foi detectado, ele entrará em uma fase de audição, para ser potencialmente ativado como um alvo de cartão ou P2P
  • Se nenhum dispositivo a interagir for detectado na fase de votação ou escuta, ele voltará à fase de votação após um tempo limite.

  

  Todas as tecnologias de RF suportadas pelo PN7120 podem ser ativadas de forma independente nesse ciclo de descoberta. No entanto, o PN7120 está em fase de pesquisa gera campo de RF e consome atualização. Portanto, quanto mais tecnologias a serem pesquisadas, maior o consumo atual médio.

  Protótipo de alto-falante multi-audio: configuração de RF DScovery

  Para permitir a funcionalidade de emparelhamento do alto-falante a falante, cada um dos alto-falantes precisa:

  1. Ter a capacidade de descobrir um falante remoto e iniciar uma operação de emparelhamento.
  2. Ou o contrário, seja descoberto por um orador remoto para concluir uma operação de emparelhamento.

  Para conseguir isso, os alto -falantes precisam passar sequencialmente das fases de pesquisa e escuta. Como tal, o circuito de descoberta configurado no aplicativo itera entre os modos de leitor, p2p e cartão.Durante a fase de votação, o alto-falante gera um campo de RF e usa uma sequência de votação NFC-A procurando:

  • Um cartão remoto ou dispositivo na emulação de cartão. Se encontrado, os dados do NDEF com as informações de emparelhamento serão recuperados e processados.
  • Em seguida, ele procura um dispositivo P2P remoto. Se encontrado, ele empurra uma mensagem NDEF com as informações de emparelhamento para este pares remoto.

  Por outro lado, durante a fase de escuta, o alto -falante desliga seu campo de RF e espera ser descoberto por um dispositivo remoto:

  • Se for descoberto enquanto opera como alvo P2P, ele puxará uma mensagem NDEF vindo do alto -falante remoto.
  • Se for descoberto enquanto opera no modo de cartão, sua mensagem NDEF será lida pelo orador remoto.

  

  A comunicação precisa que ocorre entre os dois alto -falantes diferirá todas as vezes. Dependerá do status de loop de votação de ambos os alto -falantes no instante em que eles são tocados.

  Lógica do aplicativo

  Até agora, descrevemos como os dois alto -falantes são descobertos e, portanto, como eles podem iniciar uma comunicação para trocar dados de emparelhamento via NFC. O próximo passo é descrever quais dados e qual formato de dados é usado para trocar os detalhes do emparelhamento.

  Especificações do fórum da NFC

  A Organização do Fórum da NFC definiu um conjunto de especificações explicando como trocar dados de emparelhamento sobre NFC de maneira interoperável com apenas um toque, independente do fabricante e sem instalar nenhum aplicativo dedicado para ele. Estes são:

  • Transferência de conexão: esta especificação define como dois dispositivos NFC podem negociar e ativar uma transportadora de comunicação alternativa.
  • NDEF: A especificação NDEF define um formato de mensagem para trocar dados entre dispositivos NFC, incluindo dados de emparelhamento.
  • Tag 1 Tipo para marcar 5 Tipo especificações: Estas especificações definem como os dispositivos NFC podem interagir com cinco tipos diferentes de tecnologia de tags. Como resultado, qualquer armazenamento de mensagens da NDEF em qualquer um desses cinco tipos de tags será processado por qualquer dispositivo compatível com NFC.

  

  Emparelhamento NFC: transferência estática

  Como mencionado anteriormente, como os dados de emparelhamento são transferidos entre os dois alto -falantes dependerão do status do Discovery Loop. A entrega estática ocorre quando:

  1. Um alto -falante está no modo de leitor / modo de pesquisa. (lado esquerdo)
  2. O outro alto -falante está no modo de cartão / modo de escuta, mostrando uma tag Tipo 4 com uma mensagem NDEF (lado direito).

  O processo é como se segue:

  • O alto-falante no modo leitor ativa o campo de RF e gera uma sequência de votação NFC-A.
  • O alto -falante remoto no modo de cartão responde ao comando de votação.
  • O leitor recupera os dados do NDEF do alto -falante remoto, usando os comandos conforme definido na especificação do Fórum NFC Tipo 4 Tag NFC.
  • O leitor processa os dados da transportadora da mensagem NDEF e estabelece uma conexão BT de acordo com o protocolo BT.

  

  O alto -falante no modo de emulação de cartões implanta um registro NDEF de entrega, anunciando sua transportadora BT. Na mensagem NDEF, armazenamos:

  • O endereço do dispositivo BT (endereço MAC)
  • Nome local de Bluetooth (nome amigável para o usuário)
  • Classe do dispositivo (e.g. fone de ouvido, celular, etc)

  

  Estes são os dados da transportadora que serão usados ​​pelo aplicativo para acionar a conexão BT. Depois deste processo, ambos os dispositivos começam a transmitir música sobre BT.

  Emparelhamento NFC: transferência negociada

  A outra possibilidade é que, quando ambos os alto -falantes são batidos, eles se encontram durante a operação P2P. Em tal situação, o processo de emparelhamento será realizado de acordo com o mecanismo de entrega negociado. Um deles assumirá o papel de iniciador, o outro o papel alvo:

  • O iniciador pesquisará os dispositivos de destino
  • O alvo responderá ao comando do iniciador
  • O iniciador enviará uma mensagem de solicitação de entrega, com os detalhes da transportadora
  • O alvo responderá com uma mensagem de seleção de entrega, indicando a opção de transportadora selecionada.

  Nos dados recebidos, o iniciador estabelecerá uma conexão de acordo com o protocolo BT. Depois disso, ambos os dispositivos começam a transmitir áudio sobre BT.

  

  Nesse caso, ambos os alto -falantes trocam dados com seus recursos alternativos de transportadora, podem ser mais de um.

  • O iniciador se comunica com o dispositivo de destino seus recursos de transportadora com um registro de solicitação de entrega seguido de um registro NDEF por cada operadora disponível (neste caso, apenas uma transportadora BT).
  • Depois disso, o alvo responde ao iniciador com a transportadora selecionada a ser usada para a transferência de dados fora da banda.

  

  Como antes, a configuração da BT na mensagem NDEF inclui campos como: endereço BT, classe de dispositivo, nome local e dados opcionais se for necessário emparelhamento de acordo com a especificação BT for necessária.A chave aqui é que esse protocolo de negociação e esses formatos de mensagem são especificados e definidos nas especificações do fórum da NFC, para que eles ofereçam uma solução interoperável para qualquer plataforma compatível

  Pacote de suporte

  Esta seção detalha recursos e informações fornecidas pelo NXP que você pode usar para replicar sua própria solução de alto-falante multi-audio com recursos de emparelhamento NFC.

  Família PN7120 dos controladores NFC

  A família PN7120 são soluções integrando um front -end de RF junto com um microcontrolador incorporado com interface dedicada FW e NCI. Eles cumprem totalmente o fórum da NFC, incluem Linux®, Android ™ e Drivers Winiot e código de amostra para integração bare metal e RTOS. Além disso, eles suportam suprimentos diretos de uma bateria, diferentes estados de energia e um loop de votação de energia ultra-baixa. Suas características o tornam ideal para integração NFC em qualquer aplicativo, especialmente aqueles com sistema operacional.

  Suporte de hardware

  Do ponto de vista do hardware, vários discos estão disponíveis para avaliar a família PN71XX. Eles fazem interface em plataformas populares, como:

  • Raspberry Pi
  • BEAGLEBONE preto
  • Qualquer placa com um cabeçalho compatível com Arduino como LPCXPnso ou Liberdade de Kinetis, entre outros.

  

  Caso você precise avaliar o PN71XX em qualquer outra plataforma, esses kits podem ser reutilizados, a placa PN7120 fornece todos os pinos de sinal necessários facilmente acessíveis para que você possa projetar e construir sua própria placa de interface para sua plataforma de destino.

  Suporte de software

  Do ponto de vista do suporte de software, os fabricantes de dispositivos podem integrar facilmente a família PN7120 em Linux, Android e Win Systems por meio dos drivers SW disponíveis. Mas também, o NXP fornece um conjunto de exemplos de código em execução no LPC e Kinetis MCUS para integração de rtas bare metal.

  

  Precisamente, a demonstração apresentada neste post, alavanca nos exemplos de SW Nullos/RTOs. O exemplo de software para a integração do PN7120 no sistema RTOs / bare metal é feito de 3 componentes:

  • O módulo NXP-NCI oferece uma API para configurar, iniciar e processar a descoberta do dispositivo NFC
  • A biblioteca NDEF oferece uma API para processar dados NDEF sobre os modos de leitor, cartão e P2P:
  • A camada de mapeamento de transporte fornece abstração HW para o host – conexão do controlador NFC

  Além disso, os desenvolvedores podem implementar seu próprio aplicativo.

  

  Recursos disponíveis

  • PN7120 Site do produto: www.nxp.com/produtos/: pn7120
  • PN7120 Demokits: www.nxp.com/produtos/: om5577
  • Código fonte de referência: https: // www.nxp.com/webApp/download?COLCODE = SW3241 & APPTYPE = Licença & Parent_NodeId = 1464844405019729073788 & Parent_PageType =…

  O que é NFC e como funciona? Tudo que você precisa saber.

  

  Algumas pessoas ouviram falar do termo NFC, e outras têm smartphones que carregam a tecnologia. O que é NFC em telefones celulares? A maioria dos smartphones modernos está equipada com a tecnologia de comunicação de campo próximo, conhecida como NFC. Em resumo, é um padrão de comunicação sem fio de campo próximo. Ao contrário do WiFi e Bluetooth, o NFC tem uma faixa de comunicação extremamente curta. Você pode ter um smartphone com essa tecnologia, mas qual é a NFC de um telefone celular em primeiro lugar? A maioria dos smartphones modernos está equipada com a tecnologia de comunicação próxima (comunicação próxima) conhecida como NFC. Em resumo, é um padrão de comunicação sem fio de campo próximo. No entanto, diferentemente do WiFi e Bluetooth, as interações NFC são limitadas a um intervalo conciso. A NFC é uma tecnologia para compartilhar pequenos dados entre dois dispositivos e é usada em ingressos para passageiros, anúncios impressos, cartões inteligentes etc.

  O que é NFC?

  A Comunicação de Campo Near (NFC) é uma tecnologia que permite a comunicação bidirecional entre um telefone celular e uma tag NFC. A comunicação é estabelecida quando o telefone celular é trazido a 10 cm da tag NFC.

  Especificações técnicas da NFC

  A tecnologia NFC usa ondas eletromagnéticas para criar redes de curto alcance e trocar dados. As tags NFC são lidas e escritas e contêm entre 96 e 4096 bytes de armazenamento, dependendo do tipo de tag. Requer pelo menos um transmissor e outro para receber o sinal, e o telefone é frequentemente usado como um receptor de sinal. Existem duas especificações principais da tecnologia. ISO/IEC 14443 e ISO/IEC 18000-3. O primeiro define um cartão de identificação usado para armazenar informações, como visto na tag NFC, enquanto o último representa a comunicação RFID usada pelo dispositivo NFC.

  Como funciona a NFC?

  NFC é semelhante à tecnologia de identificação automática de rádio (RFID). Ao contrário do Bluetooth, a NFC não requer emparelhamento manual ou descoberta de dispositivos para transferência de dados. A conexão NFC é iniciada automaticamente quando outros dispositivos NFC entram em uma faixa de 4 polegadas pré-especificada. Uma vez no alcance, os dois dispositivos se comunicam imediatamente e enviam um prompt para o usuário. Abaixo estão alguns dos principais usos da NFC que já estamos fazendo entre os dispositivos. Nenhum código de emparelhamento é necessário para vincular. Como ele usa um chip que opera com potência muito baixa (ou com potência ainda mais baixa, que é passiva), é muito mais eficiente em termos de energia do que outros tipos de comunicação sem fio.

  NFC é seguro

  O NFC é considerado seguro em comparação com soluções de pagamento anteriores, como cartões de listras magnéticas, onde os dados do titular do cartão foram mantidos no cartão “faixa” e habilmente replicável. Na NFC, o chip em si tem uma assinatura digital exclusiva do titular do cartão para evitar trapaças; Além disso, a natureza de comunicação de curto alcance da tecnologia NFC tornou a camada de segurança mais espessa. Além disso, o pagamento móvel baseado em NFC é mais seguro porque permite autenticação complexa, como impressão digital e pagamentos de código de senha. Tudo isso, combinado com a poderosa metodologia de autenticação do cliente (SCA), oferece aos clientes mais tranquilidade, na loja ou online.

  NFC vs Bluetooth

  A principal diferença entre NFC e Bluetooth é a frequência em que opera. Seu tempo de transmissão é muito mais rápido porque tem uma frequência muito maior que a NFC. Além disso, o Bluetooth tem uma faixa de transmissão mais ampla que a NFC, e a tecnologia NFC é 1.5 polegadas, enquanto o Bluetooth pode transmitir até 10m. No entanto, o NFC tem uma frequência mais baixa, por isso usa menos energia ao transferir dados. Além disso, a conectividade NFC é mais direta e segura, pois você só precisa tocar para vincular dois dispositivos.

  Os pagamentos da NFC são fáceis e convenientes

  Quando o cartão EMV Chip apareceu pela primeira vez, o que era uma preocupação foi que ele introduziu um novo passo na contabilidade. O método de “imersão” (e espera) foi inicialmente um pouco volumoso para os consumidores. Independentemente do tempo real necessário, os consumidores sentiram que o processo de imersão levou tempo. No entanto, mover -se para pagamentos móveis sem contato permite que os consumidores ignorem este processo. Para pequenas transações, os pagamentos sem contato podem omitir furtos, sinais e pinos. Os pagamentos sem contato geralmente são mais rápidos que os pagamentos com cartão de chip. Os consumidores geralmente odeiam esperar (mesmo por alguns segundos), então quanto mais curta uma transação leva, mais satisfeitos seus clientes serão.

  Usos da tecnologia NFC

  Os usos da NFC melhoraram dramaticamente nos últimos anos. A seguir, são seguintes casos de uso comuns para esta tecnologia:

  Transferência de dados

  Com o lançamento, o Google introduziu o Android Beam. Esse recurso nos permitiu transferir qualquer conteúdo ou dados na tela para outros dispositivos habilitados para NFC. Tudo o que você precisava realizar era tocar a parte de trás dos dois aparelhos e aceitar a mensagem de transferência. O Android Beam foi substituído recentemente por uma parte próxima, que usa a tecnologia direta Bluetooth e Wifi.

  Nenhuma conexão de rede é necessária.

  A tag NFC funciona sem conexões WiFi, 4G, 5G ou LTE. Isso significa que os usuários podem fazer pagamentos, transferir dados, áreas de acesso e usar serviços habilitados para NFC enquanto desconectados da Internet. Por exemplo, varejistas e pequenas empresas usam sistemas de ponto de venda habilitados para NFC para lidar com pagamentos. O hotel opera um cartão -chave da NFC que funciona apesar de um sinal fraco. Os clientes podem utilizar todos os serviços sem perturbar as cobranças de dados móveis e a disponibilidade de sinais.

  Pagamentos móveis

  Samsung Pay, Google Pay e Apple Pay Use o chip NFC em seus smartphones para fazer pagamentos sem contato. A maioria dos cartões de débito e crédito hoje em dia já possui uma tag NFC incorporada. O aplicativo, como mencionado acima, apenas emula essas tags com a permissão do banco do emissor ou da instituição financeira. Uma vez configurado, você deve obter seu smartphone ou dispositivo vestível próximo ao leitor de cartão.

  Troca sem fio

  Todos os telefones celulares atuais são fornecidos com módulos NFC que podem ser conectados sem fio sem uma fonte de energia externa. O chip NFC é um dispositivo passivo e é alimentado pelo dispositivo que lê naquele momento (isso é causado por indução magnética).

  Emparelhamento rápido

  A conveniência de estender -se a dispositivos que não têm tela. Muitos alto -falantes e fones de ouvido sem fio usam isso para trocar informações de emparelhamento com seu smartphone. Além disso, algumas câmeras são usadas para iniciar rapidamente a conexão direta do WiFi para facilitar a transferência de fotos e vídeos.

  As estatísticas dos pacientes são monitoradas.

  Como as pulseiras habilitadas para NFC são configuradas para rastrear os sinais vitais dos pacientes, a NFC traz novas possibilidades para o monitoramento doméstico. O paciente bate na pulseira em seu smartphone ou tablet e os dados médicos são enviados para a clínica, onde o especialista médico pode verificar. Com a instrução simples de apenas tocar, os dispositivos habilitados para NFC podem permitir que pacientes de todas as idades compreendam sua saúde autonomamente. Nas finanças, vimos grandes avanços tecnológicos em finanças e pagamentos nos últimos anos. A intervenção técnica transformou completamente a maneira como concluímos os pagamentos hoje em dia. Com bancos on -line, financiamento móvel e pagamentos de carteira móvel, não precisamos mais confiar em dinheiro. Os pagamentos da NFC, conhecidos como pagamentos sem contato, são extremamente populares em todo o mundo.