:-:  圖8-1 NFC技術演化歷程 通過圖8-1所示的NFC技術演化歷程可知，NFC融合了三條主要的技術發展路線[2]： 最左邊一條為RFID技術路線，即無線射頻識別技術。該技術路線發源于條形碼（Barcodes），然后發展出了RFID，最終出現了NFC中的兩個重要組件NFC Tag（標簽）和NFC Reader。NFC Tag的作用和Barcodes類似，它是一種用于存儲數據的被動式（Passive）RFID Tag，其最重要的特征就是NFC Tag自身不包含電源組件，所以它工作時必須依靠其他設備（比如NFC Reader）通過電磁感應的方式向其輸送電能。和NFC Tag相對應的組件是NFC Reader，它首先通過電磁感應向NFC Tag輸送電能使其工作，然后再根據相關的無線射頻通信協議來存取NFC Tag上的數據。 最右邊一條為磁條卡（Magnetic Strip Cards）技術路線，該路線最終演化出了NFC使用的Proximity Coupling Smart Card（有效距離在10cm之內，對應的規范為ISO/IEC 14443。注意，圖8-1中的Close Coupling Smart Card的有效距離為1cm之內，對應的規范為ISO/IEC 10536。Vicinity Coupling Smart Card的有效距離為1m之內，對應的規范為ISO/IEC 15693）技術。粗看上去Smart Card和RFID Tag類似，例如二者都只存儲一些數據，而且自身都沒有電源組件，但Smart Card在安全性上的要求遠比RFID Tag嚴格。另外，Smart Card上還能運行一些小的嵌入式系統（如Java Card OS）或者應用程序（Applets）以完成更為復雜的工作。 中間一條技術路線為移動終端，它演化出了攜帶NFC功能的終端設備。隨著移動終端越來越智能，NFC和這些設備也融合得更加緊密，使得NFC的應用場景得到了較大的拓展。本書第六章在介紹Wi-Fi Simple Configuration時（第6章6.1“概述”一節）曾介紹過一個例子，即智能手機可通過NFC來和AP交換安全配置信息。一個與之類似的例子是NFC Connection Handover技術，它描述了兩臺智能終端如何通過NFC相關協議來選擇合適的數據傳輸方式（例如是Bluetooth還是Wi-Fi。受限于傳輸速率以及有效距離，NFC本身不適合大數據量傳輸）。 了解NFC技術的演化歷程之后，我們來看看NFC現在的樣子。圖8-2所示為NFC技術框架[3]： :-:  圖8-2 NFC技術框架 由圖8-2可知： 從用戶角度（即圖中的Applications層之上）來看，NFC有三種運行模式（operation mode），分別是 1. Reader/Write模式（簡稱R/W，和NFC Tag/NFC Reader相關） 2. Peer-to-Peer模式（簡稱P2P，它支持兩個NFC設備交互） 3. NFC Card Emulation Mode（簡稱CE，它能把攜帶NFC功能的設備模擬成Smart Card，這樣就能實現諸如手機支付、門禁卡之類的功能）。 Application之下的三個箭頭描述了三種運行模式所使用的協議棧。這部分內容將留待下文再分析。 NFC使用的是無線射頻技術。在RF層，與之相關的規范是ISO 18092（NFC Interface and Protocol I，簡稱NFCIP-1，該規范定義了NFC RF層的工作流程）和ISO 14443 Type A，Type B和Felica。 ISO 14443全稱為非接觸式IC卡標準，它從RF層面定義了如何與不同的非接觸式IC卡（其實物可以是NFC Tag、RFID Tag、Smart Cards）交互。ISO 14443定義了Type A和Type B兩種非接觸式IC卡。 * Type A最早由Philips公司制訂（其生產的芯片商標名為MIFARE，現在由從Philips獨立出來的NXP公司擁有，目前世界上70%左右的非接觸式IC卡都使用了MIFARE芯片，例如北京市的公交卡）， * Type B（主要用在法國市場）由其他公司制訂，二者最終都成為ISO標準。 * Felica（也被稱為Type F）由Sony開發，它最終沒有成為ISO標準，而是成為日本工業標準JIS X6319-4，所以Felica主要用于日本市場。 Type A、B和F主要區別在于RF層的信號調制解調方法、傳輸速率及數據編碼方式上。關于ISO 14443和Felica之間的區別，請讀者閱讀參考資料[4]。 RF層之上是Mode Switch，它用于確定對端NFC Device的類型并選擇合適的RF層協議與之通信。 >[info]提示： 由于NFC是從多種技術綜合發展而來，所以讀者在學習NFC時將會碰到很多規范，如上文所提到的ISO 18092以及ISO 14443、Felica等。除了ISO等標準組織制訂的規范外，NFC Forum也制訂了一系列的標準和規范。由于篇幅問題，本章僅打算介紹NFC Forum定義的一些規范。對ISO相關規范感興趣的讀者可在本章基礎之上再自行閱讀它們。 圖8-3所示為與NFC技術框架相對應的NFC Forum所定義的規范框架[3]。 :-:  圖8-3 NFC Forum規范框架 由圖8-3所示的NFC Forum規范框架可知： NFC Forum本身只定義了P2P模式和R/W模式相關的規范。規范的細節將留待下文再詳細介紹。CE模式比較復雜，下文也會討論和它相關的一些知識。 在RF層，NFC Forum定義了三個主要規范 * Analog Specifications（該規范描述了NFC設備RF層的電氣特性） * Digital Protocal Specification（該規范在ISO 18092、ISO 14443及JIS X6319-4之上定義了NFC設備之間的數字通信協議，它使得基于不同底層協議例如Type A或Type F的NFC設備之間或者NFC設備與其他使用ISO 18092等規范的設備之間能夠交互） * NFC Activities Specification（該規范為各運行模式對應的協議棧提供支持，例如P2P模式下兩個NFC設備如何建立鏈接，R/W模式下NFC Device如何操作NFC Tag）。 圖8-3最上層所示的Reference Applications表示NFC Forum在應用層面所定義的一些規范。目前有兩個規范 * Connection Handover（兩個NFC設備通過它來協商用藍牙或Wi-Fi來開展后續的數據傳輸工作） * Personal Health Device Commnuication（該規范定義了如何利用NFC技術在個人健康設備之間交換數據信息）。 另外，除了圖8-3所示的規范外，NFC還制訂了一個名為NFC Controller Interface(簡寫為NCI)的規范，該規范制訂了一套交互接口，使得主機設備（Device Host，以手機為例，NFC芯片被集成到某個手機中，那么手機就是Device Host）能夠使用這套接口來和NFC芯片交互。 下面，我們將先討論NFC三種運行模式，而NCI相關知識將留待本節最后再來介紹。 >[info] 提示：關于NFC Forum制訂的各種規范及簡要說明，請讀者參考資料[5]。