Streszczenie:
Parowanie Bluetooth to proces, który ustanawia więź między dwoma urządzeniami za pośrednictwem wspólnego sekretu znanego jako klucz do linku. Ta wiązanie pozwala urządzeniom łączyć się ze sobą bez powtarzania procesu parowania. Jednak tradycyjne pary Bluetooth może być niewygodne i potencjalnie niepewne. Aby rozwiązać te problemy, Bluetooth Special Interest Group wprowadziła modele bezpiecznych prostych parowania (SSP), w tym parowanie poza pasmem (OOB), które zapewnia bardziej bezpieczną i przyjazną dla użytkownika metodę. Komunikacja w pobliżu terenu (NFC) może być używana do ułatwienia parowania OOB, oferując wygodne i bezpieczne środki ustanawiania połączeń Bluetooth. Parowanie NFC jest obsługiwane przez większość mobilnych systemów operacyjnych i upraszcza proces dla konsumentów podczas wprowadzania nowych akcesoriów. NFC może być również używane do innych interakcji z urządzeniami IoT, takimi jak konfiguracja i transfer danych.
Pytania:
1. Jak działa parowanie Bluetooth?
Podczas pary Bluetooth dwa urządzenia nawiązują związek, tworząc udostępniony sekret znany jako klucz do linku. Jeśli oba urządzenia przechowują ten sam klucz łącza, są one uważane za sparowane lub związane.
2. Jaki jest cel łączenia w Bluetooth?
Celem łączenia w Bluetooth jest rozpoznanie określonych urządzeń i umożliwienie kontroli, które urządzenia mogą połączyć się z danym urządzeniem Bluetooth.
3. Co jest sparowanie poza pasmem (OOB)?
Parowanie poza pasmem (OOB) to model wprowadzony przez Bluetooth Specjalną grupę zainteresowań w celu uproszczenia i zabezpieczenia procesu parowania. Używa innych mediów, takich jak NFC, do dzielenia się tajnymi klawiszami potrzebnymi do parowania.
4. Dlaczego OOB łączy się za pośrednictwem NFC?
Parowanie OOB za pośrednictwem NFC jest wygodne, ponieważ jest natywnie obsługiwane przez większość mobilnych systemów operacyjnych i pozwala na wygodę „dotknąć”, wprowadzając nowe akcesoria do smartfona. Krótki zakres komunikacji NFC zwiększa również bezpieczeństwo i selektywność procesu parowania.
5. Jak można zastosować NFC do ułatwienia interakcji z bezgłowymi urządzeniami IoT?
NFC może być używane do ułatwienia interakcji z bezgłowymi urządzeniami IoT, takimi jak usunięcie urządzenia z sieci, zastępowanie starego urządzenia nowym, wysyłając dane konfiguracyjne, pobieranie informacji, gdy połączenie Bluetooth nie jest aktywne, i budzenie urządzenia, które zostało w pełni włączone, aby zmaksymalizować żywotność baterii.
6. Czy pasywny transceiver NFC może komunikować się z czytelnikiem, gdy system hosta jest zasilany?
Tak, pasywny transceiver NFC może komunikować się z czytelnikiem, nawet gdy system hosta jest zasilany. Umożliwia to przesyłanie danych, takich jak parametry sieciowe i Passkeys do urządzenia, zanim zostanie ono włączone po raz pierwszy.
7. Jak można użyć NFC do łączenia urządzeń bezgłowych do sieci?
Stukając ze smartfona lub urządzenia bramkowego z obsługą NFC na urządzeniu bezgłowym, klucz niezbędny można przenieść w celu ustanowienia bezpiecznego połączenia i komunikacji z siecią.
8. Jakie inne funkcje mogą ułatwić NFC dla urządzeń IoT?
NFC może być używane do resetowania lub wycofania z eksploatacji z sieci, kopiowania ustawień konfiguracji z jednego urządzenia na drugie oraz wspomagania wymiany lub przedłużenia starego sprzętu.
9. Czy parowanie NFC jest bezpieczne?
Parowanie NFC jest uważane za bezpieczne ze względu na krótki zakres komunikacji, potrzebę obecności fizycznej i możliwość dotknięcia, aby zapewnić, że tylko zamierzone urządzenie otrzymuje klucz.
10. W jaki sposób NFC przyczynia się do bezpieczeństwa i selektywności procesu parowania?
Krótki zakres komunikacji NFC zapewnia, że zdalne ataki nie są możliwe, ponieważ nieautoryzowana strona musi być fizycznie obecna w ciągu kilku centymetrów sprzętu. Możliwość dotknięcia pozwala również użytkownikowi mieć pewność, że tylko zamierzone urządzenie odbiera klucz.
Przewodnik po pomocy
[3] Wykorzystanie komunikacji w pobliżu Field (NFC) w celu połączenia z BLE Smart Sensors, europejskie redaktorzy Digi-Key
Włączanie pary Bluetooth poza pasmem za pośrednictwem NFC
Wiele usług oferowanych przez Bluetooth może ujawnić prywatne dane lub umożliwić stronę podłączającą kontrolę urządzenia Bluetooth. Przyczyny bezpieczeństwa sprawiają, że rozpoznanie określonych urządzeń, a tym samym umożliwić kontrolę, które urządzenia mogą połączyć się z danym urządzeniem Bluetooth.
Aby rozwiązać to wyzwanie, Bluetooth używa procesu zwanego wiązaniem, a wiązanie jest generowane przez proces zwany parowaniem. Proces parowania jest wyzwalany przez określone żądanie od użytkownika w celu wygenerowania obligacji (na przykład użytkownik jawnie poprosi o „dodanie urządzenia Bluetooth”) lub automatycznie podłączając się do usługi, w której żądana jest tożsamość urządzenia po raz pierwszy.
Parowanie często wymaga pewnego poziomu interakcji użytkownika, aby potwierdzić tożsamość urządzeń. Po pomyślnym sparowaniu uformuje się między dwoma urządzeniami, umożliwiając tym dwóm urządzeniom łączenie się ze sobą w przyszłości bez powtarzania procesu parowania w celu potwierdzenia tożsamości urządzenia.
Podczas parowania oba urządzenia nawiązują związek, tworząc udostępniony sekret znany jako klucz do łącza. Jeśli oba urządzenia przechowują ten sam klucz linku, mówi się, że są „sparowane” lub „związane”. Urządzenie, które chce komunikować się z połączonym urządzeniem, może kryptograficznie uwierzytelnić swoją tożsamość, zapewniając, że jest to urządzenie, z którym wcześniej sparował. Po wygenerowaniu klucza łącza urządzenia mogą wymieniać dane za pośrednictwem uwierzytelnionego linku beznchronicznego (ACL) (ACL), który może być zaszyfrowany w celu ochrony przeniesionych danych przed podgryzieniem (A.k.A. Człowiek w środkowych atakach).
Parowanie poza pasmem
Para Bluetooth jest powszechnie postrzegana jako niewygodny proces. Użytkownicy próbujący podłączyć akcesorium z telefonem. Bezpieczeństwo może być nawet narażone na szwank, ponieważ niewielu użytkowników zmienia domyślny Passkey na liczbę, którą potencjalni hakerzy mogą łatwo zgadywać. Ten proces jest wystarczająco trudny, gdy sprzęt ma własne urządzenia wejściowe użytkownika, takie jak przyciski lub przełączniki. W urządzeniu takim jak inteligentny czujnik IoT nie ma wyświetlania ani klawiatury, może być nawet niemożliwe.
Aby pomóc w przezwyciężeniu trudności w parowaniu, Bluetooth Sig wprowadził bezpieczne proste parowanie (SSP) z Bluetooth 2.0 dalej. SSP określa cztery modele asocjacji:
- Po prostu działa
- Porównanie numeryczne
- Wejście Passkey
- Poza pasmem (OOB)
Wpis PassKey i porównanie numeryczne wymagają od użytkownika wprowadzenia kodu lub potwierdzenia, że dwa kody są identyczne. Po prostu Works Parowanie wykorzystuje ten sam protokół co porównanie numeryczne, ale nie wymaga potwierdzenia użytkownika. Chociaż można to użyć do sparowania urządzenia bez klawiszy interfejsu użytkownika lub wyświetlacza, nie zapewnia on ochrony przed podgryzieniem. OOB jest zatem najbardziej odpowiednim modelem do łączenia urządzeń, które nie mają interfejsu użytkownika w bezpieczny sposób: zamiast udostępniania tajnych kluczy na 2.Pasmo GHz stosowane przez protokół BLE, wykorzystuje inne media z natury zahartowane przed podskoczeniem.
OOB przez NFC
Komunikacja w pobliżu terenu (NFC) może być używana do udostępniania danych potrzebnych do parowania OOB, a tym samym zapewnia wygodny i bezpieczny sposób ustanawiania połączeń Bluetooth. Rzeczywiście, krótki zakres komunikacji NFC przyczynia się zarówno do bezpieczeństwa, jak i selektywności. Zdalne ataki nie są możliwe, gdy nieautoryzowana strona musi być fizycznie obecna w ciągu kilku centymetrów od sprzętu, a stukanie pozwala użytkownikowi być całkiem pewne, że tylko podłączenie urządzenia otrzymało klucz.
Parowanie NFC jest natywnie obsługiwane przez większość mobilnych systemów operacyjnych (Android, iOS, Kaios…) i ma bardzo uproszczone zastosowanie dla konsumentów, umożliwiając wygodę „Tap to Parowanie” podczas wprowadzania nowych akcesoriów, takich jak zestaw słuchawkowy lub głośniki do smartfona.
Korzystając z wbudowanych przepisów dotyczących bezpieczeństwa, NFC może być użyte do wspomagania parowania inteligentnych czujników Bluetooth bez handlu jakąkolwiek zaletą wszechobecności, które są dostarczane z powszechną natywną obsługą BLE na smartfonach i tabletach.
Oprócz pomocy w bezpiecznym wprowadzeniu nowych urządzeń do sieci, NFC może pomóc w ułatwieniu innych interakcji z bezgłowymi urządzeniami IoT. Niektóre przykłady obejmują usunięcie urządzenia z sieci, wymianę starego urządzenia nowym i wysyłanie danych konfiguracyjnych lub pobieranie informacji, gdy połączenie Bluetooth nie jest aktywne. NFC zapewnia również sposób na przebudzenie urządzenia, które zostało w pełni zasilane, aby zmaksymalizować żywotność baterii i pomóc w połączeniu z siecią Bluetooth.
NFC umożliwia urządzeniu pasywnym na zbieranie energii z pola elektromagnetycznego. Dlatego pasywny transceiver NFC może komunikować się z czytnikiem, gdy system hosta jest zasilany, dane takie jak parametry sieciowe i PassKey potrzebne do bezpiecznego podłączenia urządzenia mogą zostać przeniesione do urządzenia, zanim zostanie włączone po raz pierwszy. Można to zrobić, stukając nowe urządzenie na smartfonie z obsługą NFC lub urządzeniu bramkowe, takie jak centrum automatyzacji domowej. Gdy obiekt jest następnie włączony, może użyć klucza do połączenia z siecią i ustanowienia bezpiecznej komunikacji. Klucz jest następnie usuwany z znacznika, aby zapobiec przechwytywaniu przez osobę trzecią. Podobnie smartfon obsługujący NFC zarejestrowany w urządzeniu może być używany do podłączania urządzeń bezgłowych do sieci poprzez stukanie. Inne polecenia, takie jak resetowanie lub wycofanie z eksploatacji urządzenia z sieci, można wykonać w ten sam sposób, a także możliwe jest kopiowanie ustawień konfiguracji z jednego urządzenia do drugiego poprzez stukanie, wspomagając wymianę lub odnowienie starego sprzętu.
Bluetooth SIG i Konsorcjum NFC zapewniły dwie technologie w celu interoperacji do celów, takich jak parowanie urządzeń i inicjowanie komunikacji w celu ustanowienia połączenia Bluetooth. Obecne standardy Bluetooth obsługują nie tylko parowanie OOB w celu wykorzystania mocnych stron standardowych takich jak NFC, ale także specyfikacja NFC zawiera funkcje łączenia urządzeń z siecią, taką jak Bluetooth lub Wi-Fi. Istnieje również protokół przekazywania połączenia, który pozwala wdzięcznego przeniesienia do Bluetooth natychmiast po parowaniu.
Funkcje te zawarte w dwóch specyfikacjach pozwalają na użycie NFC do kilku celów, w tym wybór urządzenia Bluetooth, inicjowanie bezpiecznego połączenia z urządzeniem Bluetooth lub uruchamianie aplikacji na urządzeniu Bluetooth.
NFC upraszcza wybór urządzenia, eliminując procedurę odkrywania Bluetooth, która może wymagać od użytkownika ręcznego wybrania żądanego urządzenia z listy zawierającej inne urządzenia w zakresie w zakresie. W takim przypadku NFC umożliwia przechwytywanie adresu Bluetooth.
Podczas korzystania z parowania OOB do podłączenia urządzenia Bluetooth, NFC może być użyte do komunikacji klucza tymczasowego potrzebnego na urządzenia BLE podczas procesu. Klucz jest zawarty w ładowności standardowej wiadomości NDEF (NFC Data Exchange Format). Po wymienieniu danych OOB programiści mogą skorzystać z innych funkcji zawartych w specyfikacji Bluetooth, aby zminimalizować czas zakończenia konfiguracji połączenia. Jednym z przykładów jest obsługa ustanawiania szybkiego połączenia, które jest zawarte w ogólnym profilu dostępu (GAP). Gap określa procedury urządzeń Bluetooth do reklamowania, znajdowania się, łączenia i obsługi bezpieczeństwa.
Dokument aplikacji Bluetooth® bezpieczne proste parowanie za pomocą NFC, opublikowane wspólnie przez NFC Forum i Bluetooth SIG, zawiera dogłębne informacje o interakcjach między urządzeniami a mechanizmami przekazywania między NFC a Bluetooth.
Wkład Invia
Aby zaimplementować pary NFC i przebudzenie hosta wywołane przez NFC, urządzenie może osadzić zarówno transceiver BLE, jak i transceiver NFC obsługujący tryb emulacji karty (a.k.A. tryby karty inteligentnej lub tagów). Chociaż można je wdrożyć jako osobne ICS, zintegrowane rozwiązanie łączące oba nadajniki oferuje bardziej małe, opłacalne i świadome zasilanie.
W trybie emulacji karty urządzenie NFC zachowuje się jak bezproblemowa karta inteligentna. W przypadku najniższej prędkości komunikacji określonej przez standard NFC (106 kbit/s) tryb emulacji karty jest całkowicie kompatybilny z standardem ISO 14443.
W Invia, półprzewodnika Dom Design of the Thales, projektujemy bezpieczne ICS dla najbardziej rygorystycznych aplikacji. Aby włączyć IoT, zespół RF Invia wyobraża sobie transceiverów zgodnych z NFC w oparciu o różne technologie i już wdrożone w milionach urządzeń. Takie transceiver są dostępne jako krzemowe IPS do integracji w ASICS lub SOC; Dostarczamy zarówno analogowe front-end, jak i kontrolery cyfrowe.
Invia jest twoim partnerem do integracji NFC i funkcji bezpieczeństwa.
Wniosek
NFC pomaga podłączyć inteligentne czujniki z niewielkim lub żadnym interfejsem użytkownika z siecią Bluetooth. Bluetooth SIG i NFC Forum współpracowały w celu zapewnienia parowania wspomaganego przez NFC, w tym obsługę przekazywania połączenia w specyfikacji NFC i parowaniu OOB w specyfikacji BLE. Integracja transceivers BLE i NFC usprawnia to rozwiązanie, łącząc dwie technologie w jednym urządzeniu. Wreszcie, SDK wspierający zapewnia programistom, czego potrzebują, aby zacząć w odpowiednim czasie parować urządzenia bezgłowe.
Bibliografia
[1] Bluetooth® bezpieczne proste parowanie za pomocą NFC – wersja 1.2, NFC Forum, 31 maja 2019
[2] Specyfikacja rdzenia Bluetooth – parowanie pary Bluetooth Część 5: Parowanie dziedzictwa – poza zespołem, Bluetooth Sig
[3] Wykorzystanie komunikacji w pobliżu Field (NFC) w celu połączenia z BLE Smart Sensors, europejskie redaktorzy Digi-Key
[4] Bluetooth – parowanie i wiązanie – motywacja / wdrożenie, Wikipedia
[5] Wdrażanie BLE i NFC w celu bezpiecznych połączeń i łatwego parowania, Heiner Tendic, Analog Eenews
[6] Zrozumienie bezpieczeństwa Bluetooth, Mark Loveless, Duo Security – Decifher, 9 stycznia 2019
[7] Parowanie urządzeń przy użyciu danych wymienianych w kanale poza pasmem, Motorola Solutions Inc
Jeśli chcesz pobrać kopię tego białego papieru, kliknij tutaj
System audio SRS-X11
Łączenie z urządzeniem kompatybilnym z NFC o jeden dotyk (NFC)
Dotykając głośnika urządzeniem kompatybilnym się z NFC, takim jak smartfon lub Walkman itp., głośnik włącza automatycznie, a następnie przechodzi do połączenia parowania i Bluetooth.
Kompatybilne smartfony kompatybilne z NFC smartfony z Androidem 2.3.3 lub później zainstalowane kompatybilne modele Walkman Modele Walkman *1
*1 Nawet jeśli twój Walkman jest kompatybilny z funkcją NFC, może nie być w stanie nawiązać połączenia Bluetooth z głośnikiem. Szczegółowe informacje na temat kompatybilnych modeli zapoznaj się z instrukcjami obsługi dostarczonymi z Walkmanem.
NFC NFC (Bliski Communication) to technologia umożliwiająca bezprzewodową komunikację bezprzewodową między różnymi urządzeniami, takimi jak smartfony i tagi układów scalonych. Dzięki funkcji NFC komunikacja danych – na przykład parowanie Bluetooth – można łatwo osiągnąć, po prostu dotykając razem urządzeń kompatybilnych z NFC (i.mi., w symbolu lub lokalizacji N-Mark wyznaczonej na każdym urządzeniu).
- Ustaw funkcję NFC urządzenia.
- Jeśli system operacyjny smartfona jest Android 2.3.3 lub później i mniej niż Android 4.1: Przejdź do kroku 2.
- Jeśli system operacyjny smartfona jest Android 4.1 lub później: przejdź do kroku 4.
- Modele Walkmana kompatybilne się z NFC *2: Przejdź do kroku 4.
*2 Procedury ustawień NFC mogą się różnić w zależności od modeli Walkman. Szczegółowe informacje można znaleźć w instrukcjach obsługi dostarczonych z Walkmanem.
“ NFC Easy Connect ” to bezpłatna aplikacja na Androida, którą można pobrać z Google Play. Pobierz aplikację, wyszukując “ NFC Easy Connect ” lub dostęp do niego za pomocą następującego dwuwymiarowego kodu. Opłata można pobrać za pobranie aplikacji. Aby pobrać za pośrednictwem dwuwymiarowego kodu, wymagana jest dwuwymiarowa aplikacja czytnika kodu. Uzyskaj dostęp do poniższej witryny internetowej, aby wyszukać aplikację: https: // odtwarzaj.Google.com/sklep/aplikacje/szczegóły?id = com.Sony.Pobierz easyConnect za pośrednictwem dwuwymiarowego kodu: aplikacja może nie być pobierana w niektórych krajach/regionach.
Upewnij się, że ekran aplikacji jest wyświetlany.
Odblokuj ekran urządzenia wcześniej. Dotykaj urządzenia na n oznaczonej części głośnika, dopóki urządzenie nie zareaguje. Jeśli głośnik jest wyłączony, włączy się, gdy urządzenie go dotknie. Postępuj zgodnie z instrukcjami na ekranie, aby nawiązać połączenie. Po ustaleniu połączenia Bluetooth,
(Bluetooth) Wskaźnik pozostaje oświetlony.
Aby odłączyć, ponownie dotknij głośnika z urządzeniem.
Notatka
Podczas korzystania z funkcji dodawaj głośnika Dotknij głośnika, w którym oświetlony jest wskaźnik (Bluetooth). Urządzenie nie może nawiązać połączenia Bluetooth z głośnikiem, w którym wskaźnik (Bluetooth) jest wyłączony.
Wskazówka
- Jeśli nie możesz podłączyć głośnika, wypróbuj następujące.
- Rozpocznij aplikację na urządzeniu i powoli przesuń urządzenie przez n oznaczoną przez n -głośnik.
- Jeśli urządzenie znajduje się w przypadku, usuń obudowę.
- Upewnij się, że ekran aplikacji jest wyświetlany na urządzeniu.
Notatka
- Gdy kabel audio jest podłączony do głośnika’S Audio w JACK Podczas gdy głośnik i urządzenie Bluetooth zostały podłączone za pomocą połączenia Bluetooth, dźwięk z urządzenia podłączonego Bluetooth nie jest wysyłany z głośnika (dostępna jest funkcja bez użycia rąk). Aby słuchać muzyki z urządzenia Bluetooth, odłącz kabel audio od głośnika’S Audio w Jack.
- Jeśli Twój smartfon jest typem, który przechodzi w tryb gotowości w odpowiedzi na siłę magnetyczną, może nie być w stanie połączyć się przez NFC.
Powiązany temat
- Odłączenie urządzenia kompatybilnego z NFC o jeden dotyk (NFC)
- Urządzenia przełączające według jednego dotyku (NFC)
- Słuchanie muzyki urządzenia przez połączenie Bluetooth
- Słuchanie muzyki bezprzewodowo z dwoma głośnikami (funkcja dodawania głośników)
Aktywne parowanie NFC dla urządzeń audio
Ten wpis zawiera szczegółowy opis opracowania rozwiązania parowania NFC dla urządzeń audio. W tym celu szczegółowo opiszemy prototyp głośnika audio wykonany przez NXP.
Użyj przypadków do parowania Bluetooth i Wi-Fi za pośrednictwem NFC
W miarę wzrostu liczby podłączonych urządzeń, tym ważniejsze staje się je w prosty sposób. Jednocześnie konieczne jest zapewnienie spójnego i przyjemnego wrażenia użytkownika. Parowanie NFC to jeden popularny przypadek użycia NFC, po prostu zbliżanie dwóch urządzeń z obsługą NFC to wszystko, czego potrzeba, aby utworzyć połączenie. Na przykład:
- Aby połączyć się z telewizorem, przesyłać wideo z telefonu lub udostępniać ekrany między tabletem a telewizorem.
- Aby połączyć się z aparatem w celu przesyłania zdjęć.
- Aby podłączyć telefon z głośnikiem bezprzewodowym.
- Aby podłączyć nowe urządzenia z siecią domową.
- Aby połączyć się z urządzeniami do noszenia, aby odczytać tętno.
- Lub, aby skonfigurować system wieloespidy z NFC.
Dokładnie ten post poprowadzi Cię przez wdrożenie rozwiązania parowania NFC dla systemu wielokrotnego audio.
Korzyści oferowane przez rozwiązanie parowania NFC
Istnieje kilka korzyści do rozważenia dodania NFC do urządzenia konsumenckiego. Po pierwsze, z perspektywy konsumentów:
- Zapewnia szybszy i prostszy sposób połączenia urządzeń bezprzewodowych, tylko jeden dotyk.
- Uwierzytelności do ustanowienia tego połączenia są wymieniane w bezpieczny sposób.
- Urządzenie jest zidentyfikowane natychmiast, bez konfliktów.
Ponadto z perspektywy producenta korzyści wynikają głównie z:
- Uczynienie urządzenia bardziej atrakcyjnym, dodając nową funkcję.
- I ułatwianie urządzeniu w użyciu, zmniejszając koszty związane z wsparciem technicznym klienta.
Ogólnie parowanie NFC jest interesującym rozwiązaniem, ponieważ łączy prostą konfigurację NFC z jednym dotykiem z większą prędkością, komunikacją BT lub Wi-Fi w większej prędkości
Połącz i niesprawiedliwe zestawy słuchawkowe Bluetooth z tylko dotknięciem z NFC
Kroki procesu parowania NFC
Parowanie i wysyłanie muzyki do zestawu słuchawkowego BT jest tak proste, jak:
- Wybierz i odtwarzaj utwór muzyczny w naszym telefonie.
- Stuknij zestaw słuchawkowy BT za pomocą telefonu. W ten sposób poświadczenia parowania BT są bezpiecznie wymieniane za pośrednictwem NFC bez żadnych ręcznych ustawień.
- Telefon automatycznie inicjuje żądanie połączenia BT. Po sekundzie dźwięk jest przesyłany strumieniowo przez BT do zestawu słuchawkowego bez wprowadzania ręcznej konfiguracji.
Ponadto jest to nie tylko ograniczone do telefonów i zestawów słuchawkowych, ale ogólnie między dowolnymi dwoma urządzeniami obsługującymi NFC. Dlatego możliwe jest również sparowanie i wysyłanie muzyki do dwóch słuchawek Bluetooth jednocześnie, tworząc tak zwane “Cicha dyskoteka”. Ponownie proces jest prosty:
- Najpierw dotknij dwóch słuchawek z możliwościami NFC. W ten sposób słuchawki automatycznie wymieniają poświadczenia parowania.
- Zestawy słuchawkowe ustanawiają połączenie BT.
- A dźwięk jest między nimi przesyłany strumieniowo, nie wymagając żadnego ręcznego ustawienia.
Podobnie, zamiast tworzyć cichą dyskotekę, głośniki bezprzewodowe można sparować za pośrednictwem NFC, aby utworzyć system wieloesprawy. Jako taki, NFC oferuje prawdziwe rozwiązanie do jednego dotyku. Działa z dowolnym telefonem NFC i nie trzeba zainstalować dedykowanej aplikacji.
Kroki procesu rozprzestrzeniania się NFC
Przestać wysyłać muzykę i sparuj zestaw słuchawkowy również jest łatwy. Drugi dotknięcie to jedyna działanie wymagane do odłączenia słuchawek.
- Po dotknięciu drugi zestaw słuchawkowy automatycznie de-aktywuje strumieniowanie dźwięku i wyłącza.
- Co najważniejsze, mamy natychmiastową identyfikację urządzenia do odłączenia. Dlatego zerowe szanse na rozpakowanie niewłaściwego urządzenia, które może się zdarzyć za pośrednictwem ustawień telefonicznych, gdzie możemy niezamierzone wybrać niewłaściwy.
DEMO BEZPŁYTE WIĘCEJ WIELU AUDIO z możliwościami parowania NFC
Podczas pozostałej części tego postu wyrzucimy prototyp głośnika bezprzewodowego NFC opracowany przez NXP na podstawie rozwiązania kontrolera NFC PN7120.
Architektura sprzętu
To demo składa się z dwóch głośników o tych samych elementach, a zatem tej samej funkcjonalności. Jeśli zsiadamy jeden z głośników, komponenty, które możemy znaleźć w PCB urządzenia, to:
- System rozwiązania chipów z procesorem aplikacji, wbudowaną pamięcią flash i łącznością bezprzewodową BT.
- System kryształowy zegar, antena BT i dwa głośniki audio
- Zasilacz, który obejmuje trzy 1.Baterie 5 V zapewniające stabilne 1.Wyjście 8 V.
- Moduł czytnika NFC, oparty na układie PN7120, ze zintegrowaną anteną i kompaktowym wzorem formu.
Obwód aplikacji do zasilania Bluetooth przez wyzwalanie NFC
Jeśli mamy bliżej interfejsu jednostki zasilania, widzimy, że:
- Pin VBAT jest bezpośrednio podłączony do baterii. (PN7120 Obsługuje szeroką gamę napięć zasilania, od 5.5 V do 2.75 V)
- Dostawa padu (PVDD) dla operacji interfejsu hosta jest podłączona do 1.8 V z PMU.
- Wyzwalacz budzącego jest zbudowany tak, aby kontroler BT jest zasilany po wykryciu pola RF.
Odnośnie interfejsu hosta między kontrolerem NFC a głównym systemem MCU:
- Moduł PN7120 jest podłączony do kontrolera BT przez interfejs niewolnika I2C. Obsługuje tryby standardowe, szybkie i szybkie I2C (100 kHz SCL, 400 kHz SCL, 3.4 MHz SCL)
- Odpowiednie rezystory podciągające są podłączone do linii danych i zegara (SDA i SCL).
- Pin IRQ służy do zapewnienia kontroli przepływu danych między PN7150 a kontrolerem BT.
- Pin ven (reset), używany do ustawiania urządzenia w trybie twardego zasilania.
Oraz w odniesieniu do interfejsu anteny:
- Pakiet VGA PN7120
- Niektóre dyskretne elementy dopasowywania anteny
- I cewka antenowa otaczająca krawędź PCB.
Architektura oprogramowania i interfejs NCI
W tej sekcji szczegółowo opisujemy stos oprogramowania rozwiązania i sposób, w jaki działa logika aplikacji NFC w ramach ogólnego systemu. Korzystając z schematu blokowego, dodaliśmy bloki oprogramowania w Orange.Po pierwsze, moduł PN7120 obejmuje:
- Warstwa oprogramowania układowego i transportu NCI dla komunikacji I2C (nic, co można zająć ze strony programisty, ponieważ to oprogramowanie układowe jest już wbudowane w układ).
Podobnie strona kontrolera hosta wymaga:
- Warstwa mapowania kierowcy i transportu NCI do komunikacji z PN7120
Oprócz tych warstw zaimplementowano logikę aplikacji do parowania BT.
Wreszcie stos BT dla przesyłania strumieniowego audio, ale ten utwór nie jest tutaj szczegółowo opisany, ponieważ jest poza zakresem implementacji NFC.
Szczegóły specyfikacji interfejsu kontrolera NFC (NCI)
NCI opisuje wewnętrzny interfejs między kontrolerem NFC a główną platformą hosta (w tym przypadku między PN7120 a układem BT). NCI jest zdefiniowane przez organizację NFC Forum. Jako taki, zapewnia producentom standardowy interfejs, którego mogą użyć do dowolnego rodzaju urządzenia z obsługą NFC, które tworzą (ułatwiając integrację, oszczędzając czas i wysiłek). Następna liczba przedstawia architekturę NCI:
- Na dole znajdujemy bloki mapowania transportu, które mapują protokół NCI na podstawowe połączenie fizyczne (I2C, SPI, UART itp.)
- Rdzeń NCI definiuje komunikaty, polecenia i format danych dla różnych komunikacji
- Na górze moduły NCI wdrażają określone funkcje, takie jak odkrycie RF, które konfiguruje kontroler NFC do komunikacji z innymi znacznikami lub urządzeniami NFC.
Z ogólnej architektury NCI, ta implementacja wykorzystuje:
- Mapowanie transportu to blok I2C
Odkrycie RF jest skonfigurowane tak, aby głośnik iterował między trybami czytnika, karty i p2p
Interfejs kontrolera NFC: odkrycie RF
Oprogramowanie układowe PN7120 może łączyć trzy tryby działania NFC przy użyciu odkrycia RF zgodnie z definicją w specyfikacji NCI. Odkrycie RF jest aktywnością cykliczną, która aktywuje różne tryby działania. Składa się z pętli, która naprzemiennie dwie fazy: fazy sondażu i słuchania.
- W fazie sondowania PN7150 działa jako czytelnik lub inicjator NFC dla trybu P2P, wyszukiwanie pasywnych tagów lub urządzenia docelowego NFC.
- Jeśli nie wykryto żadnej karty ani celu, wchodzi w fazę słuchania, aby potencjalnie być aktywowany jako cel karty lub P2P
- Jeśli nie wykryto żadnego urządzenia do interakcji w fazie ankietowej lub odsłuchu, poawkowym jest ono z powrotem na fazę ankietową.
Wszystkie technologie RF obsługiwane przez PN7120 mogą być niezależnie włączone w ramach tej pętli odkrycia. Jednak PN7120 jest w fazie ankiety generuje pole RF i zużywa prąd. Dlatego im więcej technologii do ankietowania, tym większe średnie zużycie prądu.
Multi-Audio Prototyp: Konfiguracja Dscovery RF
Aby umożliwić funkcjonalność parowania głośnika do łazienki, każdy z głośników potrzebuje:
- Mieć możliwość odkrycia zdalnego głośnika i zainicjowania operacji parowania.
- Lub na odwrót, zostanie odkryty przez zdalnego głośnika, aby ukończyć operację parowania.
Aby to osiągnąć, głośnicy muszą sekwencyjnie przejść od faz wyborczy i słuchania. Jako taka, pętla Discovery skonfigurowana w aplikacji itera.Podczas fazy głosowania głośnik generuje pole RF i używa sekwencji ankietowej NFC-A w poszukiwaniu:
- Zdalna karta lub urządzenie w emulacji kart. Jeśli zostanie znalezione, dane NDEF z informacjami o parowaniu zostaną odzyskane i przetworzone.
- Następnie szuka zdalnego urządzenia P2P. Jeśli zostanie znaleziony, przesuwa wiadomość NDEF z informacjami o parowaniu z tym zdalnym rówieśnikiem.
Z drugiej strony, podczas fazy słuchania głośnik wyłącza pole RF i czeka na odkrycie przez zdalne urządzenie:
- Jeśli zostanie odkryte podczas działania jako cel P2P, wyciągnie komunikat NDEF pochodzący z zdalnego głośnika.
- Jeśli zostanie odkryte podczas pracy w trybie karty, jego komunikat NDEF zostanie odczytany przez zdalnego głośnika.
Dokładna komunikacja, która odbywa się między dwoma głośnikami, będzie się różnić za każdym razem. Będzie to zależeć od statusu pętli wyborczej obu głośników w momencie, gdy są one stukane.
Logika aplikacji
Do tej pory opisaliśmy, w jaki sposób oba mówcy są odkrywani, a zatem w jaki sposób mogą rozpocząć komunikację z wymianą danych parowania za pośrednictwem NFC. Następnym krokiem jest opisanie, które dane i który format danych służy do wymiany szczegółów parowania.
Specyfikacje forum NFC
Organizacja NFC Forum zdefiniowała zestaw specyfikacji wyjaśniający, jak wymieniać dane parowania na NFC w sposób interoperacyjny z tylko dotknięciem, niezależnym od producenta i bez instalowania jakiejkolwiek dedykowanej aplikacji. To są:
- Przekazanie połączenia: Ta specyfika.
- NDEF: Specjal NDEF definiuje format wiadomości do wymiany danych między urządzeniami NFC, w tym parowanie danych.
- Tag 1 Typ do znacznika 5 Specyfikacje typu: Te specyfikacje definiują, w jaki sposób urządzenia NFC mogą oddziaływać z pięcioma różnymi rodzajami technologii tagów. W rezultacie każdy sklep z wiadomościami NDEF w dowolnym z tych pięciu rodzajów tagów zostanie przetworzony przez dowolne urządzenie zgodne z NFC.
Parowanie NFC: przekazanie statyczne
Jak wspomniano wcześniej, sposób przesyłania danych parowania między dwoma głośnikami będzie zależeć od statusu pętli odkrycia. Przekazanie statyczne ma miejsce, gdy:
- Jeden głośnik jest w trybie czytnika / trybu wyborczego. (lewa strona)
- Drugi głośnik znajduje się w trybie karty / trybu słuchania, pokazujący znacznik typu 4 z komunikatem NDEF na nim (prawa strona).
Proces jest następujący:
- Głośnik w trybie czytnika aktywuje pole RF i generuje sekwencję głosowania NFC-A.
- Zdalny głośnik w trybie karty odpowiada na polecenie wyborcze.
- Czytnik pobiera dane NDEF ze zdalnego głośnika, używając poleceń zgodnie z definicją w specyfikacji forum typu 4.
- Czytelnik przetwarza dane przewoźnika z komunikatu NDEF i ustanawia połączenie BT zgodnie z protokołem BT.
Głośnik w trybie emulacji karty wdraża przekazanie Wybierz rekord NDEF, reklamując jego przewoźnika BT. W wiadomości NDEF przechowujemy:
- Adres urządzenia BT (adres MAC)
- Lokalna nazwa Bluetooth (przyjazna nazwa dla użytkownika)
- Klasa urządzenia (e.G. zestaw słuchawkowy, telefon komórkowy itp.)
Są to dane przewoźnika, które będą wykorzystywane przez aplikację do wyzwalania połączenia BT. Po tym procesach oba urządzenia zaczynają przesyłać strumieniowo muzykę nad BT.
Parowanie NFC: negocjowane przekazanie
Inną możliwością jest to, że gdy oba głośniki są stuknięci, znajdują się podczas operacji P2P. W takiej sytuacji proces parowania zostanie przeprowadzony zgodnie z wynegocjowanym mechanizmem przekazywania. Jeden z nich przyjmie rolę inicjatora, drugiej docelowej roli:
- Inicjator będzie ankiejny dla urządzeń docelowych
- Cel odpowie na polecenie inicjatora
- Inicjator wyśle wiadomość żądania przekazania, ze szczegółami przewoźnika
- Cel odpowie na komunikat o wyborze przekazania, wskazując opcję wybranego przewoźnika.
W przypadku otrzymanych danych inicjator ustanowi połączenie zgodnie z protokołem BT. Następnie oba urządzenia zaczynają przesyłać strumieniowanie dźwięku przez BT.
W takim przypadku oba głośniki wymieniają dane z alternatywnymi możliwościami przewoźnika, mogą być więcej niż jednym.
- Inicjator komunikuje się z urządzeniem docelowym jego możliwości przewoźnika z rekordem żądania przekazania, a następnie rekord NDEF na każdego dostępnego przewoźnika (w tym przypadku tylko jeden przewoźnik BT).
- Następnie cel odpowiada inicjatorowi z wybranym przewoźnikiem do użycia do przesyłania danych poza pasmem.
Tak jak poprzednio, konfiguracja BT w komunikacie NDEF zawiera pola takie jak: adres BT, klasa urządzenia, nazwa lokalna BT i dane opcjonalne, jeśli wymagana jest bezpieczna parowanie według specyfikacji BT.Kluczem jest to, że ten protokół negocjacyjny i te formaty wiadomości są określone i zdefiniowane w specyfikacjach forum NFC, więc oferują one interoperacyjne rozwiązanie dla dowolnej platformy zgodnej
Pakiet wsparcia
W tej sekcji opisuje zasoby i informacje dostarczone przez NXP.
PN7120 Rodzina kontrolerów NFC
Rodzina PN7120 to rozwiązania integrujące frontend RF wraz z wbudowanym mikrokontrolerem z dedykowanym interfejsem FW i NCI. W pełni są one zgodne z forum NFC, obejmują Linux®, Android ™ oraz sterowniki Winiot i kod próbki dla integracji gołej metalu i RTOS. Dodatkowo obsługują bezpośrednie zasilanie z baterii, różnych stanów zasilania i ultra niskiej pętli. Ich funkcje sprawiają, że idealnie nadaje się do integracji NFC z dowolną aplikacją, zwłaszcza tych z systemem systemu operacyjnego.
Obsługa sprzętowa
Z sprzętu widzenia, dostępnych jest kilka Demokits do oceny rodziny PN71XX. Wzruszają się w popularne platformy, takie jak:
- Raspberry Pi
- Beagebone Black
- Każda tablica zawierająca między innymi kompatybilny z Arduino nagłówek, taki jak LPCXPRESSO lub Kinetis Freedom.
Jeśli musisz ocenić PN71XX na dowolnej innej platformie, zestawy te można ponownie wykorzystać, płyta PN7120 zapewnia wszystkie wymagane piny sygnałowe, aby można było projektować i budować własną płytę interfejsu dla platformy docelowej.
Obsługa oprogramowania
Z punktu widzenia oprogramowania producenci urządzeń mogą łatwo zintegrować rodzinę PN7120 w systemie Linux, Android i wygrać systemy IoT za pośrednictwem dostępnych sterowników SW. Ale także NXP dostarcza zestaw przykładów kodu działających na LPC i Kinetis MCUS do integracji RTOS z branży metalowej.
Dokładnie, demo przedstawione w tym poście, wykorzystują przykłady Nullos/RTOS SW. Przykład oprogramowania do integracji PN7120 z systemem RTOS / Bare Metal jest wykonany z 3 komponentów:
- Moduł NXP-NCI oferuje interfejs API do konfigurowania, uruchamiania i przetwarzania odkrycia urządzenia NFC
- Biblioteka NDEF oferuje interfejs API do przetwarzania danych NDEF w trybach czytnika, karty i P2P:
- Warstwa mapowania transportu zapewniająca abstrakcję HW dla połączenia sterownika hosta – NFC
Ponadto programiści mogą wdrożyć własną aplikację.
Dostępne zasoby
- PN7120 Strona internetowa produktu: www.NXP.com/produkty/: pn7120
- PN7120 DEMOKITS: WWW.NXP.com/produkty/: OM5577
- Kod źródłowy odniesienia: https: // www.NXP.com/WebApp/Download?colcode = SW3241 & Apptype = licencja i ma nadrzędny_nodeid = 14648444405019729073788 & trent_pageType =…
Co to jest NFC i jak to działa? Wszystko co musisz wiedzieć.
Niektórzy słyszeli o terminu NFC, a niektóre mają smartfony, które niosą technologię. Co to jest NFC w telefonach komórkowych? Większość nowoczesnych smartfonów jest wyposażona w technologię komunikacji bliskiego, znaną jako NFC. Krótko mówiąc, jest to standard komunikacji bezprzewodowej bliskiego pola. W przeciwieństwie do Wi -Fi i Bluetooth, NFC ma wyjątkowo krótki zakres komunikacji. Możesz mieć smartfon z tą technologią, ale przede wszystkim NFC telefonu komórkowego? Większość nowoczesnych smartfonów jest wyposażona w technologię komunikacji bliskiej (bliski pola) znana jako NFC. Krótko mówiąc, jest to standard komunikacji bezprzewodowej bliskiego pola. Jednak w przeciwieństwie do Wi -Fi i Bluetooth, interakcje NFC są ograniczone do zwięzłego zakresu. NFC to technologia udostępniania małych danych między dwoma urządzeniami i jest używana w biletach do pracy, reklam drukowanych, kart inteligentnych itp.
Co to jest NFC?
Komunikacja w pobliżu Field (NFC) to technologia, która umożliwia dwukierunkową komunikację między telefonem komórkowym a tagiem NFC. Komunikacja jest ustanawiana, gdy telefon komórkowy jest wniesiony w odległości 10 cm od znacznika NFC.
Specyfikacje techniczne NFC
Technologia NFC wykorzystuje fale elektromagnetyczne do budowy sieci krótkiego zasięgu i wymiany danych. Tagi NFC są odczytywane i zapisywane i zawierają od 96 do 4096 bajtów pamięci, w zależności od typu znacznika. Wymaga przynajmniej jednego nadajnika i drugiego, aby odebrać sygnał, a telefon jest często używany jako odbiornik sygnału. Istnieją dwie podstawowe specyfikacje technologii. ISO/IEC 14443 i ISO/IEC 18000-3. Pierwsza definiuje kartę identyfikacyjną używaną do przechowywania informacji, jak widać w znaczniku NFC, podczas gdy drugi reprezentuje komunikację RFID używaną przez urządzenie NFC.
Jak działa NFC?
NFC jest podobny do technologii radiowej automatycznej identyfikacji (RFID). W przeciwieństwie do Bluetooth, NFC nie wymaga ręcznego parowania ani odkrywania urządzeń do przesyłania danych. Połączenie NFC jest automatycznie inicjowane, gdy inne urządzenia NFC wprowadzają wstępnie określony zakres 4-calowy. Po zasięgu dwa urządzenia komunikują się natychmiast i wyślij monit do użytkownika. Poniżej znajdują się niektóre podstawowe zastosowania NFC, które już robimy między urządzeniami. Nie jest wymagany kod parowania. Ponieważ używa układu, który działa przy bardzo niskiej mocy (lub przy jeszcze niższej mocy, która jest pasywna), jest znacznie bardziej wydajny niż inne typy komunikacji bezprzewodowej.
NFC jest bezpieczny
NFC jest uważane za bezpieczne w porównaniu z poprzednimi rozwiązaniami płatniczymi, takimi jak magnetyczne karty paska, w których dane posiadacza karty były przechowywane na karcie „Stripe” i umiejętnie powtórzone. W NFC sam układ ma unikalny cyfrowy podpis posiadacza kart, aby zapobiec oszustwom; Ponadto charakter komunikacji z krótkim zasięgiem technologii NFC sprawiła, że warstwa bezpieczeństwa grubsza. Ponadto płatność mobilna oparta na NFC jest bezpieczniejsza, ponieważ umożliwia złożone uwierzytelnianie, takie jak odciski palców i płatności kodu pasów. Wszystko to, w połączeniu z Metodologią Uwierzytelniania Klienta (SCA), daje klientom więcej spokoju, w sklepie lub online.
NFC vs Bluetooth
Główną różnicą między NFC i Bluetooth jest częstotliwość, na której działa. Jego czas transmisji jest znacznie szybszy, ponieważ ma znacznie wyższą częstotliwość niż NFC. Ponadto Bluetooth ma szerszy zakres transmisji niż NFC, a technologia NFC to 1.5 cali, podczas gdy Bluetooth może przesyłać do 10 m. Jednak NFC ma niższą częstotliwość, więc wykorzystuje mniejszą moc podczas przesyłania danych. Ponadto łączność NFC jest prostsza i bezpieczniejsza, ponieważ musisz tylko dotknąć, aby połączyć dwa urządzenia.
Płatności NFC są łatwe i wygodne
Kiedy pojawiła się karta chipowa EMV, to było to, że wprowadziła nowy krok w rachunkowości. Metoda „zanurzenia” (i oczekiwania) była początkowo nieco nieporęczna dla konsumentów. Niezależnie od wymaganego czasu, konsumenci czuli się, jakby proces zanurzenia trwał czas. Jednak przejście do płatności mobilnych pozwala konsumentom pominąć ten proces. W przypadku małych transakcji płatności zbliżeniowe mogą pominąć przesuwki, znaki i szpilki. Płatności bez kontaktu są na ogół szybsze niż płatności kart chipowych. Konsumenci zwykle nienawidzą oczekiwania (nawet przez kilka sekund), więc im krótsza transakcja, tym bardziej zadowoleni będą ich klienci.
Zastosowania technologii NFC
Zastosowania NFC znacznie się poprawiły w ostatnich latach. Poniżej znajdują się powszechne przypadki użycia tej technologii:
Transfer danych
Wraz z wydaniem Google wprowadził Android Beam. Ta funkcja pozwoliła nam przesyłać dowolną zawartość lub dane na ekranie do innych urządzeń obsługujących NFC. Wszystko, co musiałeś osiągnąć, to dotknięcie obu urządzeń i zaakceptowanie wiadomości transferowej. Android Beam dopiero niedawno zastąpiono pobliskim udziałem, który wykorzystuje technologię Bluetooth i WiFi Direct.
Nie jest wymagane połączenie sieciowe.
Tag NFC działa bez połączeń Wi -Fi, 4G, 5G lub LTE. Oznacza to, że użytkownicy mogą dokonywać płatności, przesyłać dane, dostęp do obszarów i korzystać z usług obsługujących NFC, jednocześnie odłączeni od Internetu. Na przykład detaliści i małe firmy korzystają z systemów sprzedaży z obsługą NFC do obsługi płatności. Hotel obsługuje kartę kluczową NFC, która działa pomimo słabego sygnału. Klienci mogą korzystać z wszystkich usług bez denerwowania mobilnych opłat danych i dostępności sygnału.
Płatności mobilne
Samsung Pay, Google Pay i Apple Pay korzystają z układu NFC na smartfonach, aby dokonywać płatności zbliżeniowych. Większość kart debetowych i kredytowych ma już wbudowane tag NFC. Aplikacja, jak wspomniano powyżej, naśladuje te znaczniki tylko za zgodą banku lub instytucji finansowej emitenta. Po skonfigurowaniu musisz zbliżyć smartfon lub urządzenie do noszenia.
Wymiana bezprzewodowa
Wszystkie obecne telefony komórkowe są wyposażone w moduły NFC, które można podłączyć bezprzewodowo bez zewnętrznego źródła zasilania. Chip NFC jest urządzeniem pasywnym i jest zasilany przez urządzenie, które odczytuje w tym momencie (jest to spowodowane indukcją magnetyczną).
Szybka parowanie
Wygoda rozszerzania się na urządzenia, które nie mają ekranu. Wiele głośników bezprzewodowych i słuchawek używa tego do wymiany informacji o parowaniu ze smartfonem. Ponadto niektóre kamery służą do szybkiego rozpoczęcia bezpośredniego połączenia Wi -Fi w celu ułatwienia transferu zdjęć i filmów.
Statystyki pacjentów są monitorowane.
Ponieważ opaski na rękę z obsługą NFC są skonfigurowane do śledzenia parametrów życiowych pacjentów, NFC zapewnia nowe możliwości monitorowania domu. Pacjent przyciąga opaskę na smartfonie lub tablecie, a dane medyczne są wysyłane do kliniki, gdzie specjalista medyczny może to sprawdzić. Dzięki prostej instrukcji dotykania urządzeń obsługujących NFC mogą umożliwić pacjentom w każdym wieku. W finansach w ciągu ostatnich kilku lat zaobserwowaliśmy ogromne postępy technologiczne w zakresie finansów i płatności. Interwencja techniczna całkowicie przekształciła sposób, w jaki wykonujemy w dzisiejszych czasach. Dzięki bankowości internetowej, finansowaniu mobilnym i płatnościom portfela mobilnego nie musimy już polegać na gotówce. Płatności NFC, zwane płatnościami bez kontaktu, są niezwykle popularne na całym świecie.