Báo cáo toàn văn Kỷ yếu hội nghị khoa học lần IX Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM II-P-1.47 ỨNG DỤNG NFC TRONG ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ Trần Văn Trường, Huỳnh Văn Tuấn ĐạiHọc Khoa HọcTựNhiên, ĐHQG HCM Email: tranvantruongpnp@gmail.com TÓM TẮT NFC (Near Field Communication) công nghệ giao tiếp không dây tầm ngắn sử dụng tượng cảm ứng điện từ để kết nối hai thiết bị Trong báo này, xây dựng hệ thống dựa board mạch Arduino để điều khiển thiết bị thông qua điện thoại có chức NFC Tiếp theo, thiết kế điều khiển cửa có tích hợp công nghệ NFC tương thích với cửa có thị trường Thiết bị tạo tận dụng ưu điểm công nghệ NFC, hệ thống hoạt động hiệu có khả áp dụng vào thực tế Từ kết đạt được, tiếp tục phát triển đề tài để ứng dụng vào nhà thông minh Từ khóa:NFC, Arduino, smarthome GIỚI THIỆU NFC [2, 3, 5, 6] công nghệ giao tiếp tầm ngắn sử dụng tượng cảm ứng điện từ để thực kết nối hai thiết bị đặt chúng gần NFC phát triển dựa nguyên lý nhận dạng tín hiệu tần số vô tuyến RFID (Radio Frequency Identification) [8, 10], hoạt động dải băng tần 13.56 MHz có tốc độ truyền liệu tối đa 424 Kbps Hình 34 Logo công nghệ NFC Ứng dụng điển hình công nghệ NFC chức NFC điện thoại thông minh Người dùng điện thoại di động sử dụng chức NFC điện thoại để trao đổi danh bạ, tập tin đa phương tiện, checkin mạng xã hội truy cập thông tin nhanh từ smart poster [2] Ở Việt Nam, thẻ RFID công nghệ 13.56 Mhz (cùng công nghệ với NFC) ứng dụng làm thẻ giữ xe trường học , siêu thị, công sở, … nhiên, đặc điểm bật công nghệ NFC chưa thực khai thác ứng dụng Với mong muốn nắm bắt công nghệ có nhiều tiềm này, chọn công nghệ NFC làm lĩnh vực nghiên cứu đề tài nghiên cứu khoa học MÔ HÌNH HỆ THỐNG Mô hình hệ thống điều khiển NFC bao gồm vi điều khiển, thiết bị phận thu nhận tín hiệu NFC Sơ đồ mô hình miêu tả hình Theo mô hình, người sử dụng dùng thiết bị di động có tích hợp công nghệ NFC để lệnh, lệnh anten NFC điện thoại phát tín hiệu đến phận thu tín hiệu NFC hệ thống, vi điều khiển nhận thông tin từ phận thu tín hiệu NFC xử lý thông tin thành mệnh lệnh để điều khiển thiết bị Nhờ khoảng cách tác dụng ngắn cỡ -10 cm NFC nên người dùng biết xác điều khiển thiết bị Trong trường hợp sử dụng Wifi, sóng Wifi phủ khắp nhà nên hệ thống biết người sử dụng phòng nào, người sử dụng phải tìm nút bật đèn phòng ngủ Với nhà có nhiều thiết bị có hàng chục nút lệnh, việc điều khiển nhầm xảy chuyện đương nhiên Ưu điểm giúp cho việc trải nghiệm người dùng tốt hơn, tất người dùng cần làm chạm thiết bị vào anten NFC, hệ thống làm việc lại ISBN: 978-604-82-1375-6 317 Báo cáo toàn văn Kỷ yếu hội nghị khoa học lần IX Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM Dựa vào đặc tả mô hình hệ thống trên, tiến hành thực hai công việc: thiết lập kết nối NFC thiết bị di động hệ thống, xử lý thông tin nhận từ người dùng điều khiển thiết bị Hình 35 Mô hình hệ thống điều khiển thiết bị dựa công nghệ NFC TRIỂN KHAI HỆ THỐNG Dựa mô hình đề xuất, nhóm tác giả sử dụng board mạch Arduino làm vi điều khiển trung tâm hệ thống, board mạch mở rộng PN532 NFC Shield để tiếp nhận tín hiệu NFC, điện thoại Android mạch relay kênh để điều khiển thiết bị Hình 36 Các thiết bị phần cứng sử dụng để triển khai hệ thống Về mặt phần mềm, nhóm tác giả tổ chức phần mềm theo lớp, lớp thư viện lớp Việc tổ chức phần mềm giúp cho việc tổ chức, quản lý, trì nâng cấp mã nguồn dễ dàng Ngoài ra, việc tổ chức thành lớp giúp cho việc chuyển đổi sang vi điều khiển khác dễ dàng hơn, lập trình viên cần sửa đổi thư viện lớp dưới Các lớp tổ chức phần mềm mô tả hình ISBN: 978-604-82-1375-6 318 Báo cáo toàn văn Kỷ yếu hội nghị khoa học lần IX Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM Hình 37 Cách tổ chức khối phần mềm Nhóm tác giả sử dụng tảng Arduino nên thư viện giao tiếp với khối ngoại vi hỗ trợ đầy đủ, nhờ mà trình phát triển phần mềm rút ngắn, nhóm tác giả tập trung vào việc thiết kế ứng dụng Để vi điều khiển nhận tín hiệu NFC, trình bày phần mô hình hệ thống, nhóm tác giả phải lập trình để vi điều khiển giao tiếp với module NFC PN532 Việc giao tiếp vi điều khiển module PN532 thực qua giao thức SPI, kết nối board miêu tả hình Hình Sơ đồ kết nối Arduino shield NFC dùng giao thức SPI Về mặt truyền liệu, thiết bị NFC trao đỗi liệu với theo gói tin NDEF (NFC Data Exchange Format), gói tin NDEF chuyển giao thức SNEP (Simple NDEF Exchange Protocol) Giao thức SNEP tiêu chuẩn kỹ thuật NFC giao thức hoạt động theo phương thức yêu cầu phản hồi (Request/Response), theo đó, SNEP Client gửi yêu cầu đến SNEP server server gửi lại thông tin trả lời cho SNEP Client Trong mô hình, SNEP Server hệ thống SNEP Client thiết bị android ngưuời dùng, SNEP server polling để chờ nhận gói tin NDEF từ thiết bị android Nội dung gói tin SNEP mệnh lệnh mà người dùng muốnđiều khiểncác thiết bị Khi SNEP server nhận gói tin SNEP người dùng chuyển đến, hệ thống phân tích gói tin để lấy thông tin cần thiết mệnh lệnhđiều khiển thiết bị nào, thông tin người dùng, … ISBN: 978-604-82-1375-6 319 Báo cáo toàn văn Kỷ yếu hội nghị khoa học lần IX Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM Hình Mô hình giao tiếp SNEP Hình Quá trình chờ nhận gói tin SNEP Sau module hoàn thành, nhóm tác giả thực thiết kế ứng dụng điều khiển cửa thiết bị Android Ứng dụng Android có giao diện điều khiển nút lệnh để điểu khiển cửa tự động Khi người dùng nhấn nút nhấn, giao diện ứng dụng chuyển đến giao diện giao tiếp NFC, lúc người dùng cần chạm điện thoại vào anten hệ thống để hệ thống nhận gói tin NDEF từ thiết bị android Sau nhận gói tin, hệ thống thực phân giải xác thực người dùng, từ điều khiển cửa đóng mở ISBN: 978-604-82-1375-6 320 Báo cáo toàn văn Kỷ yếu hội nghị khoa học lần IX Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM Hình Giao diện ứng dụng điều khiển cửa NFC KẾT LUẬN Sau năm thực hiện, nhóm tác giả lập trình thành công giao tiếp NFC điện thoại Android board Arduino thông board mở rộng PN532 NFC shield Ngoài ra, nhóm tác giả ứng dụng thành nghiên cứu để tạo điều khiển cửa sử dụng công nghệ NFC tương thích với loại cửa thị trường Chúng đạt kết luận sau: Thiết kế thành công mô hình hệ thống điều khiển thiết bị công nghệ NFC có tính tiện dụng, tính bảo mật cao dễ mở rộng Triển khai thành công mô hình thiết kế lên board mạch Arduino điện thoại Android việc kế thừa thư viện NFC Adafruit industries, Seeed studio hàm API Android Thiết kế thành công điều khiển cửa sử dụng công nghệ NFC có khả tương thích với hệ thống cửa có thị trường Bộ điều khiển có chức điều khiển cửa cuốn, ra, tính bảo mật nâng cao so với điều khiển có thị trường APPLICATION OF NEAR FIELD COMMUNICATION IN CONTROLLING EQUIPMENT Trần Văn Trường, Huỳnh Văn Tuấn University of Science, VNU-HCM Email: tranvantruongpnp@gmail.com ABSTRACT NFC (Near Field Communication) is a short-range wireless technology using electomagnetic induction to connect two devices In this paper, we built a system based on the Arduino board to control equipment via NFC method Next, we design a NFC-based roller shutter door controller which is compatible with the door in the market The door controller applied NFC with its merits, the controller also have ability to apply to the real market As the result, we continue developing our research to apply NFC in smarthouse Keyword: NFC, Arduino, smarthome TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Boxall, J (2013) Arduino Workshop – A Hands-On Introduction with 65 Projects San Francisco, CA, USA: No Starch Press [2] Coskun, V., Ok, K., & Ozdenizci, B (2013) Professional NFC Application Development for Android Chichester, UK: Wiley/Wrox Press [3] Desai, E., & Shajan , M G (2012) A Review on the Operating Modes of Near Field International Journal of Engineering and Advanced Technology, 2(2), 322-325 ISBN: 978-604-82-1375-6 321 Báo cáo toàn văn Kỷ yếu hội nghị khoa học lần IX Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM [4] Felker, D., & Dobbs, J (2012) Android application development for dummies.Hoboken, NJ, USA: Wiley Publishing [5] Liebenau, J., Elaluf-Calderwood, S., Karrberg, P., & Hosein, G (2011) Near Field Communications; Privacy, Regulation & Business Models London: LSE/Nokia research collaboration [6] Lin, J., & Shahnasser, H (2013) NFC Application Interface for Smart Phones and Appliances The Third International Conference on Digital Information Processing and Communications, (pp 337-340) Dubai, UAE [7] Meier, R (2012) Professional Android Application Development Indianapolis, IN, USA: Wiley/Wrox Press [8] O'Connor, M C (2008) RFID Is Key to Car Clubs' Success RFID Journal [9] Simon, M (2014) Programming Arduino next steps : going further with sketches New York: McGraw-Hill [10] Walton, C (1983) Patent No US 4384288 A USA ISBN: 978-604-82-1375-6 322