Đề tài tìm hiểu về chuẩn giao tiếp rfid và nfc

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ I - - BÁO CÁO BTL THIẾT KẾ NGOẠI VI VÀ KỸ THUẬT GHÉP NỐI Đề tài: Tìm hiểu chuẩn giao tiếp RFID NFC Giảng viên : Dương Quang Duy Lời cảm ơn Lời đầu tiên, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thông đưa môn Thiết kế ngoại vi kỹ thuật ghép nối đến với sinh viên Đặc biệt, xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Dương Quang Duy mang đến kiến thức quý báu suốt thời gian học tập vừa qua Trong thời gian tham gia lớp học, chúng em có thêm cho nhiều kiến thức bổ ích, kỹ cần thiết cho ngành học Đây chắn hành trang giúp chúng em vững bước sau Thiết kế ngoại vi kỹ thuật ghép nối mơn học giàu tính thực tế, cần thiết cho sinh viên Tuy nhiên hiểu biết hạn hẹp nên làm khó tránh sai sót, chúng em mong thầy xem xét góp ý để báo cáo chúng em hoàn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn Mục lục Lời cảm ơn Mục lục Chương Ⅰ Tìm hiểu chuẩn giao tiếp RFID Đôi nét chuẩn giao tiếp RFID 3 Hệ thống RFID Mơ hình ghép nối RFID Việc thiết lập bên phát bên nhận RFID Cấu trúc liệu RFID Thủ tục truyền nhận bóc tách liệu RFID 7 Ứng dụng sử dụng chuẩn giao tiếp RFID 8 Ví dụ minh họa 10 Tài liệu tham khảo RFID 13 Chương ⅠⅠ Tìm hiểu chuẩn giao tiếp NFC 14 Đôi nét chuẩn giao tiếp NFC 14 Mơ hình ghép nối NFC 15 Nguyên lí hoạt động 15 Việc thiết lập bên phát bên nhận NFC 16 Cấu trúc liệu NFC 17 Thủ tục truyền nhận bóc tách liệu NFC 19 Ứng dụng sử dụng chuẩn giao tiếp NFC 19 Ví dụ minh họa 21 Chương III So sánh RFID NFC 21 Chương ⅠV DEMO, MÔ PHỎNG .24 Chương Ⅰ Tìm hiểu chuẩn giao tiếp RFID Đôi nét chuẩn giao tiếp RFID RFID (Radio Frequency Identification), hay nhận dạng qua tần số vô tuyến, công nghệ dùng kết nối sóng vơ tuyến để tự động xác định theo dõi thẻ nhận dạng gắn vào vật thể RFID giới thiệu lần đầu vào ngày 23 tháng năm 1973 (50 năm trước) RFID kỹ thuật nhận dạng sóng vơ tuyến từ xa, cho phép liệu chíp đọc cách "khơng tiếp xúc" qua đường dẫn sóng vơ tuyến khoảng cách từ 50 cm tới 10 mét, sử dụng thiết bị thẻ RFID đầu đọc RFID Điểm bật RFID công nghệ không sử dụng tia sáng mã vạch, không tiếp xúc trực tiếp Một vài loại thẻ đọc xuyên qua môi trường, vật liệu như: bê tông, tuyết, sương mù, băng đá, sơn, điều kiện môi trường thách thức khác mà mã vạch công nghệ khác phát huy hiệu Hệ thống RFID 2.1 Hệ thống RFID Một hệ thống RFID tối thiểu gồm thiết bị sau: - Thẻ RFID (RFID Tag, gọi transponder): thẻ gắn chíp + Anten - Thẻ RFID thay cho mã vạch sản phẩm có bán siêu thị bán lẻ Thay phải đưa thiết bị vào sát mã vạch để quét, RFID cho phép thơng tin truyền qua khoảng cách nhỏ mà không cần tiếp xúc vật lý - Thẻ RFID đưa vào sử dụng nhiều lĩnh vực như: Quản lý nhân sự, quản lý hàng hóa vào/ra siêu thị, nhà kho, theo dõi động vật, quản lý xe cộ qua trạm thu phí, làm thẻ hộ chiếu … Có loại thẻ RFID RFID passive tag RFID active tag: Passive tags: Khơng cần nguồn ngồi nhận lượng từ thiết bị đọc, khoảng cách đọc ngắn Active tags: Được nuôi PIN, sử dụng với khoảng cách đọc lớn - Thiết bị đọc thẻ RFID (hay cịn gọi đầu đọc-reader): để đọc thơng tin từ thẻ, đặt cố định lưu động - Antenna: thiết bị liên kết thẻ thiết bị đọc Thiết bị đọc phát xạ tín hiệu sóng để kích họat truyền nhận với thẻ - Server: nhu nhận, xử lý liệu, phục vụ giám sát, thống kê, điều khiển, Hệ thống RFID 2.2 Đặc điểm hệ thống RFID • Hệ thống RFID sử dụng hệ thống khơng dây thu phát sóng radio, khơng sử dụng tia sáng mã vạch • Các tần số thường sử dụng hệ thống RFID 125Khz 900Mhz • Thơng tin truyền qua khoảng cách nhỏ mà không cần tiếp xúc vật lý • Có thể đọc thơng tin xuyên qua môi trường, vật liệu như: bê tông, tuyết, sương mù, băng đá, sơn điều kiện môi trường thách thức khác mà mã vạch công nghệ khác phát huy hiệu 2.3 Nguyên lí hoạt động Thiết bị RFID reader phát sóng điện từ tần số định, thiết bị RFID tag vùng hoạt động cảm nhận sóng điện từ thu nhận lượng từ phát lại cho thiết bị RFID Reader biết mã số Từ thiết bị RFID reader nhận biết tag vùng hoạt động Nguyên lí hoạt động hệ thống RFID 2.4 Các khoảng cách đọc chuẩn RFID Khoảng cách đọc phụ thuộc vào số thông số điều kiện cụ thể, tùy thuộc vào thẻ Active hay Passive Tag Phần lớn thẻ RFID Passive có khoảng cách đọc < feet, tùy thuộc vào dải tần số đầu đọc.Hệ thống RFID sử dụng dải tần UHF có khoảng cách đọc lớn hơn.thậm chí có hệ thống khoảng cách đọc lên tới 300 feet ( 100 m ) phụ thuộc vào ứng dụng cụ thể 2.5 Dải tần hoạt động hệ thống RFID Khi phải lựa chọn hệ thống RFID, yêu cầu chọn dải tần hoạt động hệ thống • Tần số thấp - Low frequency 125 KHz: Dải đọc ngắn tốc độ đọc thấp • Dải tần cao - High frequency 13.56 MHz: Khoảng cách đọc ngắn tốc độ đọc trung bình Phần lớn thẻ Passive sử dụng dải • Dải tần cao - High frequency: Dải đọc từ ngắn đến trung bình, tốc độ đọc trung bình đến cao Phần lớn thẻ Active sử dụng tần số • Dải siêu cao tần - UHF frequency 868-928 MHz: Dải đọc rộng Tốc độ đọc cao Phần lớn dùng thẻ Active số thẻ Passive cao tần sử dụng dải • Dải vi sóng - Microwave 2.45-5.8 GHz: Dải đọc rộng tốc độ đọc lớn Mơ hình ghép nối RFID Có hai loại mơ hình ghép nối (antenna coupling model) sử dụng RFID, mơ hình ghép nối dựa dịng điện mơ hình ghép nối dựa trường điện từ • Mơ hình ghép nối dựa dịng điện (conduction-coupling model): Mơ hình giải thích chế hoạt động RFID thơng qua dịng điện số phần anten, đặc biệt dòng điện dây nối đọc anten Khi đọc phát tín hiệu RF qua dây nối, tạo dịng điện dây, tạo trường từ cảm ứng anten giao tiếp với thẻ RFID • Mơ hình ghép nối dựa trường điện từ (radiation-coupling model): Mơ hình giải thích chế hoạt động RFID thơng qua trường điện từ tín hiệu RF phát từ đọc Khi tín hiệu RF từ đọc qua khơng gian, tạo trường điện từ, giao tiếp với anten thẻ RFID làm cho thẻ RFID phản hồi lại thông tin đến đọc Cả hai mơ hình giải thích cách mà tín hiệu RF truyền từ đọc đến thẻ RFID cách mà thẻ RFID phản hồi lại thơng tin Sự lựa chọn mơ hình ghép nối phù hợp phụ thuộc vào loại thẻ RFID ứng dụng cụ thể Việc thiết lập bên phát bên nhận RFID Ăng-ten đọc thẻ thụ động thùng xếp chồng lên pallet Một thẻ RFID điển hình bao gồm vi mạch gắn vào ăng-ten radio gắn đế Con chip lưu trữ tới kilobyte liệu Ví dụ: thơng tin sản phẩm lơ hàng—ngày sản xuất, nơi đến hạn bán—có thể ghi vào thẻ Để truy xuất liệu lưu trữ thẻ RFID, bạn cần có đầu đọc Đầu đọc điển hình thiết bị có nhiều ăng-ten phát sóng vơ tuyến nhận lại tín hiệu từ thẻ Người đọc sau chuyển thơng tin dạng kỹ thuật số đến hệ thống máy tính Cấu trúc liệu RFID RFID sử dụng nhiều cấu trúc liệu khác để lưu trữ truyền tải thông tin Dưới số cấu trúc liệu sử dụng RFID: • EPC (Electronic Product Code): EPC mã định danh cho sản phẩm gắn thẻ RFID Mã bao gồm trường thông tin số serial, mã quốc gia, mã nhà sản xuất, số lô hàng, v.v EPC cho phép theo dõi quản lý hàng hố tồn chuỗi cung ứng • TID (Tag Identifier): TID mã định danh cho thẻ RFID, giúp phân biệt thẻ RFID với • UID (Unique Identifier): UID mã định danh cho thẻ RFID, nhiên tạo theo chuẩn khác so với TID • Data Payload: Data Payload liệu khác lưu trữ truyền tải thẻ RFID, bao gồm thông tin thông tin sản phẩm, ngày sản xuất, ngày hết hạn, vị trí sản xuất, v.v • Reader Command and Control Messages: Đây lệnh gửi từ đọc RFID đến thẻ RFID để yêu cầu thực số hoạt động định, ví dụ yêu cầu truyền lại liệu, thực hành động cụ thể kích hoạt chế bảo mật Cấu trúc liệu định nghĩa tiêu chuẩn giao thức RFID EPCglobal ISO/IEC 18000 Quá trình truyền tải xử lý liệu RFID phụ thuộc vào loại thẻ RFID, đọc RFID ứng dụng cụ thể Thủ tục truyền nhận bóc tách liệu RFID Thủ tục truyền nhận bóc tách liệu RFID mô tả sau: Bước truyền nhận: • Bộ đọc RFID phát tín hiệu sóng radio tần số cao để tìm kiếm thẻ RFID phạm vi hoạt động • Khi thẻ RFID tìm thấy, phản hồi lại tín hiệu sóng radio cách truyền liệu lưu trữ • Bộ đọc RFID tiếp nhận xử lý liệu truyền từ thẻ RFID sau gửi chúng đến hệ thống quản lý cung ứng để phân tích sử dụng Bước bóc tách liệu: • Các liệu truyền từ thẻ RFID đến đọc RFID theo định dạng xác định tiêu chuẩn RFID, bao gồm trường thơng tin EPC, Data Payload, Checksum, v.v • Sau đó, đọc RFID sử dụng phần mềm thuật tốn để phân tích bóc tách liệu thành thông tin cụ thể sản phẩm, bao gồm tên sản phẩm, giá cả, số lượng, ngày sản xuất, ngày hết hạn, vị trí sản xuất, v.v • Các thơng tin gửi đến hệ thống quản lý cung ứng để phân tích sử dụng cho mục đích khác nhau, bao gồm quản lý kho hàng, quản lý chuỗi cung ứng, theo dõi sản phẩm, v.v Trong trình truyền nhận bóc tách liệu RFID, thuật tốn phần mềm sử dụng để đảm bảo tính tồn vẹn độ xác liệu toàn chuỗi cung ứng Ngoài ra, giải pháp RFID sử dụng công nghệ tiêu chuẩn phát triển tổ chức quốc tế, ISO EPCglobal, để đảm bảo tính tương thích đồng hệ thống RFID khác Từ đó, cho phép liệu truyền tải hệ thống RFID khác phân tích bóc tách đồng nhất, tạo thống quản lý chuỗi cung ứng Ứng dụng sử dụng chuẩn giao tiếp RFID Cơng nghệ RFID (Radio Frequency Identification) có nhiều ứng dụng khác nhau, bao gồm: • Quản lý hàng hóa: RFID sử dụng để quản lý hàng hóa chuỗi cung ứng, giúp theo dõi vị trí số lượng hàng hóa, từ xuất xưởng đến đến tay người dùng cuối • Kiểm sốt truy cập: RFID sử dụng hệ thống kiểm sốt truy cập, từ cửa vào tịa nhà phương tiện giao thơng cơng cộng • Thanh tốn khơng tiếp xúc: RFID sử dụng hệ thống tốn khơng tiếp xúc, cho phép người dùng tốn cách quẹt thẻ RFID mà khơng cần tiếp xúc trực tiếp với thiết bị toán • Giám sát y tế: RFID sử dụng hệ thống giám sát y tế, cho phép theo dõi thông tin liên quan đến bệnh nhân thuốc, giúp tăng tính hiệu giảm thiểu sai sót q trình chăm sóc sức khỏe • Quản lý tài sản: RFID sử dụng để quản lý tài sản, giúp theo dõi vị trí trạng thái tài sản doanh nghiệp • Quản lý thời gian chấm công: RFID sử dụng để quản lý thời gian chấm cơng, giúp đơn giản hóa q trình chấm cơng giảm thiểu sai sót q trình tính lương • Định vị: RFID sử dụng để định vị vật thể, từ xe cộ đến vật dụng cá nhân, giúp tăng tính an tồn giảm thiểu thời gian tìm kiếm Các ứng dụng RFID sử dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực khác dự đoán tiếp tục phát triển tương lai Ứng dụng RFID sản xuất Ứng dụng RFID quản lí kho hang Ứng dụng RFID sản xuất } // hien thi ID void disPlay(byte number,int i){ byte bitHigh = number/16; byte bitLow = number%16; lcd.setCursor((4 +3*i),1); convert(bitHigh); lcd.setCursor((5 +3*i),1); convert(bitLow); } // chuyen sang he 16 void convert(byte number){ if(number < 10) lcd.print(number); if(number == 10) lcd.print("A"); if(number == 11) lcd.print("B"); if(number == 12) lcd.print("C"); if(number == 13) lcd.print("D"); if(number == 14) lcd.print("E"); if(number == 15) lcd.print("F"); } Tài liệu tham khảo RFID • https://vi.wikipedia.org/wiki/RFID • https://viettelstore.vn/tin-tuc/cong-nghe-rfid-la-gi-nguyen-ly-hoat-dong-vaung-dung-cua-rfid • https://www.rfidjournal.com/what-is-rfid • https://itgtechnology.vn/cong-nghe-rfid-la-gi-dac-diem-cau-tao-ung-dungrfid/#ftoc-heading-8 • https://mlab.vn/index.php?_route_=23716-huong-dan-su-dung-module-rfidreader-with-cards-kit-13-56mhz.html 13 Chương ⅠⅠ Tìm hiểu chuẩn giao tiếp NFC Đôi nét chuẩn giao tiếp NFC Chuẩn giao tiếp NFC (Near Field Communication) công nghệ không dây cho phép truyền tải liệu hai thiết bị điện tử gần nhau, thường khoảng cách tối đa cm, cách sử dụng sóng vơ tuyến tần số 13,56 MHz Chuẩn NFC phát triển từ công nghệ RFID (Radio Frequency Identification) đưa vào sử dụng nhiều lĩnh vực, bao gồm toán di động, truyền tải liệu, chia sẻ thông tin, v.v NFC cho phép hai thiết bị NFC giao tiếp với theo hai chế độ: chế độ chủ động chế độ bị động Trong chế độ chủ động, thiết bị NFC gửi tín hiệu đến thiết bị NFC khác để truyền tải liệu Trong chế độ bị động, thiết bị NFC đợi để nhận tín hiệu từ thiết bị NFC khác tiếp nhận liệu truyền tải Chuẩn NFC tích hợp số thiết bị điện tử đại, bao gồm điện thoại thơng minh, máy tính bảng thẻ thơng minh Chuẩn NFC trở thành phần quan trọng cách mạng toán di động sử dụng rộng rãi toàn giới Chuẩn giao tiếp NFC (Near Field Communication) phát triển liên minh gồm nhiều công ty lớn, bao gồm Philips, Sony Nokia NFC đưa thị trường lần vào năm 2002, nhiên, công nghệ không sử dụng rộng rãi công ty công nghệ lớn Apple, Samsung Google tích 14 hợp NFC vào sản phẩm họ, giúp cho toán di động ứng dụng NFC khác phổ biến Hiện nay, NFC trở thành phần quan trọng nhiều ứng dụng di động, bao gồm toán di động, chia sẻ liệu, truyền tải tệp tin điều khiển thiết bị điện tử Các ứng dụng NFC tiếp tục mở rộng cải tiến, mang lại nhiều tiện ích cho người dùng phát triển ngành công nghiệp công nghệ NFC giống bluetooth vài điểm chúng giao tiếp không dây với phạm vi ngắn, giống RFID việc dùng sóng radio để nhận diện Tuy nhiên, NFC lại sở hữu đặc tính riêng biệt khác hẳn với Bluetooth RFID NFC truyền tải liệu khoảng cách nhỏ so với phạm vi Bluetooth, chẳng hạn từ 4-10 cm so với 10 m Bluetooth, RFID chí đạt đến mức tính km số trường hợp Giới hạn 4-10 cm NFC đặt nhằm tránh tình trạng chồng chéo sóng khu vực đơng đúc hạn chế tương tác mà người dùng không mong muốn NFC kết nối với thiết bị khác nhanh nhiều kể bluetooth 3.0 4.0 Thay phải thiết lập tay để máy bluetooth nhận diện với nhau, máy NFC tự động hiểu kết nối 1/10 giây NFC hoạt động tần số radio băng tần ISM 13.56 MHz tốc độ chạy từ 106-424 Kbps băng tần bluetooth 2.4 GHz tốc độ đạt 2.1 Mbps 2.1 EDR Mơ hình ghép nối NFC Mơ hình ghép nối NFC (Near Field Communication) bao gồm hai chế độ giao tiếp: chế độ chủ động (Active Mode) chế độ bị động (Passive Mode) Trong chế độ giao tiếp, thiết bị NFC có vai trị riêng biệt 15 Trong chế độ chủ động, thiết bị NFC (thiết bị gửi) gửi tín hiệu RF (Radio Frequency) tới thiết bị NFC khác (thiết bị nhận) để khởi động giao tiếp Thiết bị gửi tạo trường RF, gọi trường RF khởi động (Initiator RF field), thiết bị nhận kích hoạt trường RF trả lời cách truyền tín hiệu RF trở lại thiết bị gửi Sau thiết bị gửi thiết bị nhận xác định vị trí hướng nhau, chúng thiết lập kênh truyền liệu bắt đầu truyền tải liệu Trong chế độ bị động, thiết bị NFC (thiết bị nhận) đợi để nhận tín hiệu RF từ thiết bị NFC khác (thiết bị gửi) Khi thiết bị nhận tín hiệu RF từ thiết bị gửi, trả lời cách truyền tín hiệu RF trở lại thiết bị gửi để khởi động giao tiếp Sau thiết bị nhận thiết bị gửi xác định vị trí hướng nhau, chúng thiết lập kênh truyền liệu bắt đầu truyền tải liệu Cả chế độ chủ động chế độ bị động sử dụng ứng dụng NFC, tùy thuộc vào tính chất ứng dụng cụ thể Nguyên lí hoạt động Cũng giống Bluetooth, WiFi tất tín hiệu khơng dây khác, NFC hoạt động ngun tắc gửi thơng tin qua sóng vơ tuyến Tần số truyền tải liệu qua NFC 13,56 MHz, liệu gửi với tốc độ 106, 212 424 kilobits giây Tốc độ đủ nhanh để chuyển giao liệu thông tin liên lạc, hình ảnh, âm NFC ln u cầu đối tượng khởi động đối tượng làm mục tiêu, hiểu nơm na máy đóng vai trị chủ động máy cịn lại bị động Máy chủ động tạo trường tần số vô tuyến (RF) để giao tiếp với máy bị động Vì vậy, đối tượng bị động NFC đa dạng hình thái từ thẻ nhận dạng NFC, miếng dán, card, 16 NFC có chế độ hoạt động khác tùy theo thiết bị: Chế độ Peer-to-peer: cho phép hai thiết bị NFC trao đổi nhiều loại thông tin khác Ở chế độ hai thiết bị chuyển đổi chủ động gửi liệu bị động nhận Chế độ Read/Writer cách truyền tải liệu, nơi mà thiết bị di động bạn liên kết với thiết bị khác để đọc Chế độ sử dụng bạn tương tác với thẻ quảng cáo NFC Chế độ phát động thẻ: thiết bị NFC sử dụng thẻ tín dụng thơng minh để thực toán bấm vào public hệ thống tuyền tải Việc thiết lập bên phát bên nhận NFC Để NFC hoạt động, bắt buộc phải có thiết bị: • Thiết bị khởi tạo (Initiator): Thường điện thoại • Thiết bị đích (Target): Thường điện thoại khác, thẻ NFC, loa,… Thiết bị khởi tạo thực tạo trường sóng radio (bản chất xạ điện từ) vừa đủ để cung cấp lượng đến thiết bị đích chế độ bị động Vì vậy, thẻ NFC khơng cần sử dụng lượng để hoạt động, mà cần lấy trực tiếp từ thiết bị khởi tạo Điều cho phép người chế tạo tags, miếng dán, chìa khóa hay thẻ NFC nhỏ gọn khơng phải sử dụng đến pin Tiêu chuẩn NFC có chế độ hoạt động riêng biệt: • NFC mơ card: Thiết bị có NFC trở thành thẻ thơng minh, cho phép người dùng trả phí mua vé • NFC đọc/viết: Thiết bị có NFC đọc thông tin lưu trữ thẻ NFC có nhúng nhãn hiệu áp phích thơng minh • NFC ngang hàng nhau: thiết bị có NFC lúc giao tiếp trao đổi thông tin với Cấu trúc liệu NFC Cấu trúc liệu NFC (Near Field Communication) bao gồm hai thành phần chính: tín hiệu RF (Radio Frequency) liệu truyền tải qua tín hiệu RF Dữ liệu truyền tải qua tín hiệu RF lưu trữ loại thẻ RFID (Radio Frequency Identification) thiết bị NFC (bao gồm thiết bị chủ động thiết bị bị động) Tín hiệu RF NFC tạo thiết bị gửi (thiết bị chủ động) truyền tới thiết bị nhận (thiết bị bị động) thơng qua trường RF Tín hiệu RF bao gồm tín hiệu mang tín hiệu điều khiển để đồng hóa q trình truyền tải liệu thiết bị gửi thiết bị nhận Dữ liệu NFC lưu trữ loại thẻ RFID thiết bị NFC Các loại thẻ RFID thiết bị NFC bao gồm: • Thẻ RFID tiêu chuẩn: Là loại thẻ RFID sử dụng phổ biến nhất, 17 sử dụng ứng dụng thẻ điểm danh, thẻ điều khiển truy cập, thẻ bảo mật thẻ toán • Thẻ RFID thông minh: Là loại thẻ RFID có khả xử lý liệu thực chức phức tạp hơn, sử dụng ứng dụng hệ thống định vị theo dõi hàng hóa • Thiết bị NFC chủ động: Là thiết bị có khả tạo trường RF để khởi động giao tiếp NFC truyền tải liệu qua trường RF • Thiết bị NFC bị động: Là thiết bị khơng có khả tạo trường RF truyền tải liệu kích hoạt trường RF tạo thiết bị NFC chủ động Dữ liệu truyền tải NFC lưu trữ dạng định dạng khác nhau, bao gồm ASCII, Unicode định dạng nhị phân Dữ liệu mã hóa thuật tốn mã hóa AES (Advanced Encryption Standard) để đảm bảo tính bảo mật liệu Ngoài ra, cấu trúc liệu NFC bao gồm loại thẻ tag phân loại theo cấu trúc chức Một số loại thẻ tag phổ biến NFC bao gồm: • Thẻ ghi thông: Là thẻ RFID sử dụng để lưu trữ thơng tin, có khả ghi đọc liệu • Thẻ tần số: Là thẻ RFID sử dụng để lưu trữ phát tín hiệu RF, sử dụng ứng dụng hệ thống định vị • Tag: Là loại thiết bị khơng có khả ghi liệu, lưu trữ thông tin cố định, sử dụng ứng dụng thông báo thông tin định vị Một số dạng liệu thường sử dụng NFC bao gồm: • NFC Data Exchange Format (NDEF): Là định dạng liệu chuẩn sử dụng NFC để đảm bảo tính tương thích khả trao đổi liệu thiết bị NFC • Text Record: Là loại liệu sử dụng để truyền tải văn đơn giản, bao gồm tên, địa thơng tin liên quan khác • URI Record: Là loại liệu sử dụng để truyền tải địa URL, sử dụng ứng dụng định vị truy cập web • Smart Poster: Là loại liệu sử dụng để truyền tải thông tin sản phẩm dịch vụ, bao gồm ảnh, văn địa URL Tóm lại, cấu trúc liệu NFC bao gồm thành phần tín hiệu RF liệu truyền tải qua tín hiệu RF Dữ liệu NFC lưu trữ loại thẻ 18 RFID thiết bị NFC, truyền tải dạng định dạng khác bao gồm ASCII, Unicode định dạng nhị phân Các loại thẻ tag NFC phân loại theo cấu trúc chức năng, liệu NFC mã hóa để đảm bảo tính bảo mật Thủ tục truyền nhận bóc tách liệu NFC Thủ tục truyền nhận bóc tách liệu NFC bao gồm bước sau: Bước 1: Kết nối thiết bị NFC Để thực truyền nhận liệu NFC, thiết bị NFC phải kết nối với Các thiết bị kết nối cách đưa chúng gần chạm vào Bước 2: Thông báo kết nối Sau kết nối thiết lập, thiết bị gửi thông báo đến thiết bị khác biết chúng kết nối với sẵn sàng truyền nhận liệu Bước 3: Truyền liệu Sau kết nối thiết lập thông báo kết nối gửi, liệu truyền hai thiết bị NFC Dữ liệu mã hóa để đảm bảo tính bảo mật Bước 4: Xác nhận liệu Sau liệu truyền qua kết nối NFC, thiết bị nhận xác nhận liệu nhận Bước 5: Bóc tách liệu Sau xác nhận liệu, thiết bị nhận bóc tách liệu từ tín hiệu RF chuyển đổi sang dạng liệu đọc Bước 6: Xử lý liệu Sau liệu bóc tách, thiết bị nhận xử lý liệu theo cách khác nhau, chẳng hạn hiển thị hình lưu trữ thiết bị Để thực thủ tục truyền nhận bóc tách liệu NFC, thiết bị NFC cần hỗ trợ chuẩn giao tiếp NFC ISO/IEC 14443 ISO/IEC 18092, phải có chức đọc/ghi NFC Ứng dụng sử dụng chuẩn giao tiếp NFC Việc sử dụng NFC chia làm nhóm: Touch and Go (ví dụ chạm để mở cửa); Touch and Confirm (ví dụ nhập mã pin để xác nhận toán); Touch and Connect (chia sẻ liệu với thiết bị khác) Touch and Explore (khám phá dịch vụ cung 19 cấp) Dưới số ứng dụng NFC sống thường ngày: • Chia sẻ tập tin: với việc kết nối chạm thiết bị hỗ trợ NFC, người dùng lặp tức chia sẻ danh bạ, hình ảnh, hát, video, ứng dụng địa URL • Tiền điện tử (electronic money): người dùng việc kết nối nhập số tiền cần chi trả • Kết nối Bluetooth Wifi: NFC dùng để kích hoạt kết nối không dây tốc độ cao để mở rộng khả chia sẻ nội dung NFC thay quy trình ghép nối rắc rối thiết bị Bluetooth hay quy trình thiết lập kết nối Wifi với mã pin với việc để thiết bị gần để ghép nối kết nối vào mạng khơng dây • Chìa khóa: với việc sử dụng NFC, tất bạn cần làm chạm nhẹ vào cửa nhà, văn phòng, khách sạn hay khởi động xe … • So sánh sản phẩm mua sắm: bạn cần vẫy nhẹ điện thoại xem thông tin, đánh giá hay giá sản phẩm từ cửa hàng Hiện thường dùng mã vạch (barcode) để làm việc NFC giúp thứ nhanh nhiều 20 Tài liệu tham khảo NFC • https://www.dienmayxanh.com/kinh-nghiem-hay/giao-tiep-nfc-la-gi596542#:~:text=NFC%20(vi%E1%BA%BFt%20t%E1%BA%AFt%20c%E1 %BB%A7a%20Near,li%E1%BB%87u%20t%E1%BB%91i%20%C4%91a%2 0424%20Kbps • https://www.avasport.com/sportlife/nfc-la-gi-tinh-nang-va-cach-su-dungcong-nghe-nfc-1436930 • https://hongkimphat.com.vn/ho-tro/khai-quat-ve-cong-nghe-nfc-35.html • https://arduinogetstarted.com/tutorials/arduino-rfidnfc#content_hardware_required • https://blog.mecsu.vn/module-rfid-nfc-pn532/ Chương III So sánh RFID với NFC Có nhiều điểm tương đồng RFID NFC, có số điểm tương phản rõ ràng Sự khác biệt hai cơng nghệ lượng thông tin thu thập Near Field Communication (NFC) có khoảng 4cm (hầu hết điện thoại) Radio Frequency Identification (RFID) sử dụng sóng vơ tuyến angten để tối đa hóa liệu đọc RFID có hai loại thẻ thẻ thụ động chủ động 21 Năng lượng: NFC sử dụng sức mạnh nguồn điện thoại để đọc liệu thêm vào thẻ nhãn mác Thẻ RFID thụ động hoạt động mơ tả Điều có nghĩa thẻ RFID sử dụng để truyền liệu Đối với hệ thống đọc liệu từ thẻ NFC thẻ RFID, thiết bị RFID sử dụng nhiều lượng chút, chúng vận hành hệ thống ăng-ten tùy thuộc vào cách hệ thống RFID cấu hình, cài đặt đọc gắn thẻ tiếp tục truyền liệu Và làm tăng mức tiêu thụ lượng hệ thống Chi phí: Cơng nghệ NFC thường giải pháp rẻ hơn, khơng có cơng nghệ bổ sung khả dụng bạn sử dụng cho mục đích quảng cáo thơng tin (chi phí cho đầu đọc nằm điện thoại khách hàng) Mặt khác, RFID giải pháp theo dõi hoàn hảo cho tài sản, thiết bị, container vận chuyển… Vì việc lựa chọn nhãn tag RFID đa dạng Thẻ RFID hoạt động bọc vỏ nhựa cứng, kim loại cao su dao động từ $ đến $ 18, tùy thuộc vào biến thể Điều có nghĩa loại thẻ thường sử dụng để theo dõi mặt hàng đắt tiền Dung lượng: Đây thực câu hỏi đáng để hỏi, RFID NFC có cách sử dụng khác Thẻ RFID thường lưu trữ số theo dõi số seri Cho phép theo dõi sản phẩm riêng lẻ phương pháp sử dụng mã số chúng Chúng trường hợp yêu cầu lượng lớn nhớ thẻ Bảo mật: Do chất thông tin lưu trữ thẻ RFID, lựa chọn an tồn hơn, hack thu thập sửa đổi thông tin thẻ, họ thay đổi số thông tin SKU (số theo dõi sản phẩm) Trong điều vấn đề số cơng ty, khơng phải vấn đề lớn Mặt khác, thẻ NFC lập trình lại chúng khơng viết cách, có nghĩa bạn tìm thấy thương hiệu sản phẩm có logo khơng đủ rõ ràng để chế độ đọc, thay thẻ ứng dụng NFC chẳng hạn thiết bị NFC Easivaiv 22 Tốc độ đường truyền: Do phạm vi ngắn, liệu NFC gửi nhanh chóng, thẻ RFID kích hoạt cách xa hàng trăm mét, lúc để liệu đến tay người đọc Phạm vi hoạt động: RFID hoàn toàn phù hợp Thẻ RFID có nguồn điện riêng, có nghĩa phạm vi chúng lên đến 100 mét Mặc dù NFC có phạm vi khoảng 4cm Tùy thuộc vào tần số hệ thống RFID sử dụng, điều ảnh hưởng đến khu vực Dưới số phạm vi gần cho tần số khác RFID • Tần số thấp (125-134 kHz) – lên đến 10cm • Tần số cao (13,56mHz) – lên đến 30cm • Tần số siêu cao (từ 856 MHz đến 960 MHz) – lên đến 100 m Bảng so sánh RFID NFC NFC RFID 13.56 MHz LF: 125-134 KHz Tần số hoạt động HF: 13.56 MHz UHF: 856-960 MHz cm Khoảng cách hoạt động LF: 10 cm HF: 30 cm UHF: 100 m Bị động Bị động chủ động Quét đồng loạt Không Có Ứng dụng Tra cứu thơng tin, thanhQuản lý hàng hóa tốn điện tử, ứngkho bãi, thu phí giao dụng mang tính cá nhânthơng,… cao Loại thẻ sử dụng 23 Chương ⅠV DEMO, MÔ PHỎNG 1.Tên đề tài Demo, Mô Sử dụng kết nối RFID để ứng dụng thực tiễn vào chương trình quẹt thẻ thơng qua vi sử lý ESP8266 Chân Thông tin chi tiết VCC VCC chân cấp nguồn cho toàn thiết bị GND Chân GND điểm mass nguồn điện Arduino / Vi điều khiển TXD Giao tiếp UART yêu cầu hai chân giao tiếp, chân để truyền liệu chân thứ để nhận Chân TXD giúp truyền liệu RXD Chân RXD chân nhận liệu giao tiếp UART SDA Giao tiếp I2C yêu cầu chân để truyền nhận liệu SDA chân liệu cho gia tiếp I2C SCL SCL chân xung clock cho giao tiếp I2C Dữ liệu di chuyển thiết bị theo xun clock IRQ Chân IRQ chân ngắt, giúp giao tiếp I2C tạo ngắt giao tiếp RST RST chân reset, giúp thiết lập lại thiết bị tín hiệu bên ngồi 24 MOSI Giao tiếp SPI yêu cầu chân để giao tiếp liệu Do đó, MOSI chân Master Ou Slave In giúp truyền liệu từ Arduino sang PN532 MISO MISO chân Master In Slave Out, giúp truyền liệu từ PN532 đến Arduino NS SS chân chọn chip kích hoạt giao tiếp SPI với Slave (PN532) SCK Là chân xung clock, truyền liệu theo xung clock Kết nối với arduino: SPI • SS – D10 • MOSI – D11 • MISO – D12 • SCK – D13 I2C • SCL – A5, D19 • SDA – A4, D18 UART • RX – D0 • TX – D1 25 Chương trình, Code Code: #include #include #define PN532_IRQ (2) #define PN532_RESET (3) Adafruit_PN532 nfc(PN532_IRQ, PN532_RESET); void setup(void) { Serial.begin(115200); nfc.begin(); uint32_t versiondata = nfc.getFirmwareVersion(); if (! versiondata) { Serial.print("Didn't find PN53x board"); while (1); } nfc.SAMConfig();} void loop(void) { uint8_t success; uint8_t uid[] = { 0, 0, 0, 0, 0, 0, }; uint8_t uidLength; success = &uidLength); nfc.readPassiveTargetID(PN532_MIFARE_ISO14443A, uid, if (success) { Serial.println("Found an ISO14443A card"); Serial.print(" UID Length: "); Serial.print(uidLength, DEC); Serial.println(" bytes"); Serial.print(" UID Value: "); nfc.PrintHex(uid, uidLength); Serial.println(""); 26 if (uidLength == 7){ uint8_t data[32]; Serial.println("Seems to be an NTAG2xx tag (7 byte UID)"); for (uint8_t i = 0; i < 42; i++){ success = nfc.ntag2xx_ReadPage(i, data); Serial.print("PAGE "); if (i < 10){ Serial.print("0"); Serial.print(i);} else{ Serial.print(i);} Serial.print(": "); if (success){ nfc.PrintHexChar(data, 4);} else{ Serial.println("Unable to read the requested page!");}}} else{ Serial.println("This doesn't seem to be an NTAG203 tag (UUID length != bytes)!");} Serial.println("\n\nSend a character to scan another tag!"); Serial.flush(); while (!Serial.available()); while (Serial.available()) { Serial.read();} Serial.flush();}} 27