一次掌握的 NFC 應用心法大全

如果你有一直關注 NFCTOGO 這裏的文章，就可以知道 NFC存在於智慧手機，作為支付工具(載具)的必要性；當然基於安全的考量，也限制了手機內 NFC 讀寫器(Re-Writer)的發射的功率，但這也突顯了近場通訊 (5公分以內) 的非接觸式 (Contactless) 感應技術的安全考量。



開宗明義

NFC 源自 $ RFID技術$ ，並且有別於此同一類高頻段 (HF:13.56MHz) 在RFID的應用情境；因為高頻段的 RFID強調的是 ID身份的辨識，正因為UID長度不長(8-Byte以內)，可以隨感應場的強度，應用在短、中、長(10～100公分)等不同感應距離的應用。而 $ NFC$ 強調是在 5公分以內的無線通訊，除有基本的 ID識別外，還有資料的交換，現在普遍用於行動支付的運用。



回到NFC 近場通訊的應用心法。在使用情境上，幾乎都是使用在 NFC相關的$ 主、被動設備$ 彼此搭配來建構；也就是由主動設備來感應被動設備，用以存取 (Read/Write) 被動設備的互動資訊。而每次存取，通常定義在 5公分以內的無線低功耗通訊，其目的就是希望在有限的極短時間 (10~50ms) 內，能讓 NFC 的設備彼此能夠快速又安全地完成資料的交換。畢竟是由主動設備提供感應能量場，來讓被動設備來產生運作的電力，如果花費的時間太長(超過2秒以上)，會不利於整個通訊的妥善性與效率。



NFC智慧手機，儼然已是最普及的NFC主動設備

先前的文章已經介紹過，在所謂的NFC主動設備中，$ NFC手機$ 就是最常使用的設備之一，因為有行動通訊或Wi-Fi網路的優勢，可以讓應用情境在 Online 線上與 Offline 線下之間自由穿梭；當然在某些封閉性應用的場合，也可以使用特製的 NFC讀取器 (Reader)來感應具有NFC被動設備的物件；因為可以擺脫網路連線的限制，也通常被嵌入如玩具、家電與工控的主要設備之中。



NFC TAG標籤，常被製成貼紙來使用

在被動的 NFC設備，大都以$ NFC TAG$ 或標籤來稱呼。NFC(靜態)標籤，通常由內含一個記憶體的微型晶片與天線模組所組成；每一晶片具有一組全世界唯一的 UID識別碼、與可讀寫的記憶體空間；可以自行格式化成 $ NDEF 紀錄$ 型態或是自行特別定義的資料結構；甚至還可以啟動附加的密碼保護(PASS-AUTH)機制，用來$ 加密限制$ 存取的權限。



另外，有所謂的『動態標籤』，具有雙向的記憶體存取介面：一邊是RF端可由 NFC主動設備存取；另一邊則為一般微控制器常用的 UART或 I2C介面。這類晶片非常適合作為現在物聯網應用中，嵌入式感測模組的前端，可以用NFC手機來做設定與取出量測數據。



能實作就可以是好應用

所以在你構想NFC應用情境時，首先要考慮的是要使用什麼主動設備，這個主動設備是不是要具有網路連線的功能，可以做線上的互動，或者是只用做線下的活動。

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再來就要考慮對Tag的存取的應用情境與機制了。這包括使用 UID識別、NDEF紀錄、唯獨或加密存取記憶體，或者是使用介面通訊等：



• 只讀取 UID來識別其身份，或者是作為如『捷徑自動化』的觸發；
• 使用 NDEF紀錄來自動啟動手機內建的某些應用。例如：撥打某電話(tel:)、發送簡訊(sms:)、直接前往特定的網址(URL)或影片等；就等同於使用 QR Code能做的事情一樣，只是不需要每次都必須打開相機掃瞄，而且最重要的是可以隨時改變其內容。
• 除了簡單的網址之外，還可以在這些網址裡加點料；隨著NFC晶片的特異功能，可以將標籤的UID、動態滾動碼、截斷偵測狀態等訊息附加進網址後，來製作每次存取網站的Token，來提高互動性與驗證每次Tap的真實性。
• 在進階的應用，就必須使用所謂收發命令(Transceive Command)，來完全掌握自由存取Tag的記憶體；並啟動密碼保護機制來限制其讀寫的權限。
• 就算使用NFC動態標籤，也大多會透過其擴充的收發命令來進行特異功能的設定與存取。畢竟這類的收發命令都是依循其通訊協定所衍生出來的。



隨著應用的複雜程度，我們也會規畫使用混合式的記憶體資料結構在NFC標籤；也就是保留最佳化的NDEF紀錄區，然後充分使用其他剩餘的記憶體空間。即使應用中必須開發特定的APP，NDEF紀錄還是可以存放呼叫此APP的連接(Universal Link) 。



舉個簡單的例子：如果我們要設計一個博物館展品的語音互動導覽，可以使用兩種方式來進行，使用可租用的語音導覽機(線下)或者是讓參觀者使用他自己的NFC手機(線上)；如果是後者，那麼只要在展品標示牌上貼上NFC的標籤，寫入語音串流播放的網址就可以了(NDEF紀錄)。而如果是前者，你的導覽機就要帶有MP3 語音播放功能，而要在NFC標籤記憶體的固定位置，寫入要播放音軌的名稱或代號就可以了。



如果，想更進一步設計可以互動的藝術裝置，那就使用一個動態的NFC Tag來取電並觸發整個裝置；參觀者只要用NFC就可以來做互動；當然還可以開發特定的APP來設定裝置的運行參數等。



當然我們還可以換個方式，讓主、被動設備互換，在展區的熱點設置NFC讀寫器，而讓參觀者都配戴NFC手環來打卡或進行闖關遊戲！如果手環用上了動態標籤，就可以設計成有計時、計步功能的手錶，來提高限時挑戰的趣味；離開展場後還是可以繼續使用手機下載特定的APP，來繼續關注這個展覽的後續與延伸活動。



最後，不的不提到 NFCTOGO 所推出的 $ NFC Badge電子名片$  方案，它可以說是集上述所說應用心法的大成：

• 首先，採用一般國際標準信用卡的型式，來嵌入NFC標籤晶片；天線感應面積大，適用各家NFC手機。
• 使用了高容量(888-Byte)的可讀寫的記憶體，規畫成標準的NDEF區來記錄名片分享的網址，讓分享的對方不用下載App就可以直接感應來取得名片網頁。
• 另用特定密碼保護(PASS-AUTH)機制的加密記憶體，來存放此張名片的金鑰與憑證；可以透過免費的 NFC Badge App 來驗證並直接登入該名片的網頁來建立與編修個資，方便又安全。
• 附加帳密管理的電子紀錄本，使用App直接透過進階的存取命令，將帳密資料保存在卡片上。



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