全面瞭解NFC創新設計

作者 : 趙明燦,EDN China

先前在麵包板社區上舉辦的「ST意法半導體NFC開發設計大賽」終於落下帷幕。本文就來聊一聊這屆大賽的前三甲,看看在NFC廣泛存在的今天,還能想到哪些好的創新應用,以及用NFC開發板設計又是如何實現的…

幾個月前在ASPENCORE旗下、EDN China姐妹媒體麵包板社區上舉辦的「ST意法半導體NFC開發設計大賽」終於落幕。大賽獲得來自全中國眾多電子愛好者的積極參與,獲獎者們在體驗到設計樂趣之餘又獲得豐厚的獎勵回報,EDN China首先在此對他們表示祝賀!

在開始本文之前,EDN China不禁想先向各位提個小問題:你瞭解的NFC應用都有哪些?回想起這個大賽剛開始時,ST提供的幾塊NFC開發板,筆者也搶先體驗,用起來得心應手。也就是那時,當我坐公車還在使用二維碼支付時,有天就看到一位時尚的小姐用她的智慧手錶往POS機上一碰,就完成了支付。巧合的是,當我正琢磨怎麼為手機加上NFC支付功能時,手機就主動發來了這個功能的推送…

說到上面這一巧合、尷尬的經歷,筆者其實是想說明兩件事:1. NFC開發沒有想像的複雜;2. NFC應用已無處不在。另外,除了產品本身的品質和性能方面有所提升,很多有趣的使用案例正出現在市場上,這就為終端使用者帶來了一些啟發。同時,NFC的標準協議在近幾年中也慢慢變得完善,有許多技術把NFC整合到其標準中。

以下就進入到正題——聊聊這屆大賽的前三甲,並借此瞭解下在NFC廣泛存在的今天,還能想到哪些好的創新應用,以及用NFC開發板設計又是如何實現的!

一等獎:車載手機支架(懶人版)

一等獎的獲獎者王平,他的作品名稱是「車載手機支架(懶人版)」(詳細設計細節可點選連結查看)。一等獎獎品為人民幣2,000元的BOSE QC35 II。

其應用思路是:打造一個內建NFC動態標籤的車載手機支架,功能是實現上車後手機放入支架即可觸發手機連接車機藍牙,然後MCU再寫入啟動酷狗音樂的NDEF資訊。如果需要導航,按下按鍵就能啟動地圖軟體,再配合地圖軟體語音輸入目的地,從而實現上車即走(尤其冬天),解放雙手,同時也避免了開車過程中使用手機帶來的安全隱患。

車載手機支架Demo。

二等獎:雙重認證安全門禁系統與智慧車鎖開發

二等獎有兩名,第一位獲獎者王旺的作品名是「ST25R3916 Discovery Board人臉辨識+NFC雙重認證的安全門禁系統」。二等獎獎品為人民幣1,000元華米手錶GTR47mm鈦金屬版。

其應用思路是:目前NFC已經被廣泛應用,最常用的場景是門禁和支付。像王旺每天上班都至少需要使用NFC 3次,一次用來刷開社區的大門,一次用來刷開公司的電梯,還需要有一次刷開公司的門禁。在頻繁使用這些卡的時候,不禁有了一個想法,可以把很多卡都放在都一個終端設備裡面,並且透過採集一些和卡對應的周圍影像來自動辨識找到相應的卡,從而獲取正確的鑒權。周圍影像可以是刷卡器的外型,或者是周圍的環境場景…等。NFC也有加密認證的功能,然而這往往需要提供加密認證的廠商去和各種讀卡裝置進行標識和匹配,非常麻煩,現在也很難得到廣泛的推廣,例如中國移動具備鑒權功能的SIM卡等。

王旺的Demo展示如何使用神經網路辨識影像,並且透過辨識找到影像對應的NFC ID,發送到開發板上和NFC讀卡裝置獲取的NFC ID進行比對,並在LCD上顯示鑒權的結果。

人臉辨識+NFC雙重認證的安全門禁系統Demo環境。

並列二等獎:智慧車鎖開發

第二位二等獎作者孟繁旭的作品名是「智慧車鎖開發」。

其應用思路是:現在的手機已經基本上支持NFC功能,作為業界風向標的Apple從iPhone 6開始,所有的手機都增加了NFC。在iOS 13之後也增加讀標籤功能和向協力廠商開放API,從此NFC基本上就成為手機標配。本設計的想法是將手機作為車鑰匙,方便使用者使用,不需要再使用攜帶車輛的鑰匙進行解鎖操作。

這個設計主要實現的功能是:

1.手機作為模擬卡:接觸ST25R進行解鎖,將手機作為模擬卡原因是因為目前多數手機是支援作為卡片被NFC喚醒。此外,作為備用鑰匙一定是不帶電NFC卡片,這樣才能保證備用鑰匙的長時間有效;此處要注意的是,作為停車後使用的車身電子設備一定要節電。經過諮詢ST工程師吳剛,作為Reader的ST25R可以做到5μA的低功耗模式,是可以滿足要求;

2.使用一個加密的NFC卡片和身份證作為備用卡片:加密的NFC卡片作為備用鑰匙就不多說了。使用身份證作為備用卡的原因是在外面我們很少會帶備用鑰匙,如果手機沒有電了,那麼就無法使用車輛了。但是身份證卻是我們經常隨身攜帶,且很難被複製,這樣也起了一定的防盜的作用;

3.使用點對點通訊功能實現保養等資訊的同步:現在開車去4S店(編註:指集汽車銷售、維修、配件和信息服務為一體的銷售店。)做保養,主要都是人工對車輛資訊進行判斷。本設計的想法是,由於13693協議可達到1m的通訊距離,那麼就可以還用這個ST25R智慧地實現保養資訊的同步。同時,隨著車身檢測感測器的增加,還可以將車身的一些小毛病同步到4S店,自動形成一個保養清單,減少了人工和車主對4S店人員不信任。

智慧車鎖Demo。

除了以上的前三甲外,本次大賽還設置了3個三等獎、5個優秀獎和6個優秀獎,分別獎勵價值人民幣500元、200元和100元京東卡一張。有興趣的朋友可點擊這裡瞭解所有獲獎作品,以及設計細節。

NFC技術及ST NFC開發板簡介

如ST所提供的「NFC機遇無處不在」PPT所述,NFC是基於13.56MHz的無線通訊協定,它使用非接觸式連接,成為了極大促進新創新應用的關鍵推動力量。

NFC目前應用於非接觸式支付、電子政務(護照)、門禁控制和公共交通票務系統中,是一款便捷、即時的無線鏈路,致力於推動簡化配對、診斷讀取、參數程式設計等的發展。NFC的獨特功能將對我們在智慧家庭、工業和行動裝置等領域的許多活動產生積極影響…(更多細節可下載PPT瞭解)

另外,本次大賽的作品皆採用ST三塊開發板設計:ST25R3916-DISCO、X-NUCLEO-NFC04A1與ST25DV-PWM-Eset。另外,據ST研發(深圳)大中華區、南亞和韓國地區記憶體、RF和NFC資深市場經理Edward Jeong介紹,ST作為NFC 技術ISO協議和NFC論壇的創始人之一,為市場提供了廣泛的NFC產品組合及最佳性能的產品。ST也提供了各類開發板方便使用者開發產品,例如Nucleo系列開發板可協助使用者在原有產品上開發ST NFC的原型;Discovery系列開發板可以讓使用者評估NFC功能。

ST研發(深圳)大中華區、南亞和韓國地區記憶體、RF和NFC資深市場經理Edward Jeong。

ST還有專屬NFC實驗室免費協助客戶測試,進行產品除錯及過認證,幫助客戶快速瞭解ST NFC產品並且大大縮短專案開發時間。另外,在設計挑戰和ST提供的支援方面,Jeong表示,使用者主要在獨立搜索產品相關技術資料時會遇到一些問題,尤其是過去沒有使用過ST產品的使用者。ST把一些本次大賽必要的文檔和線上課程發佈到了大賽指定論壇,並且做了兩次直播課程以指導使用者使用ST的產品。

這裡插個話,筆者認為,像ST這樣的國際大廠,在技術支援,以及產品文檔的完整性等方面確實值得很多中國廠商學習。前幾天筆者在某微信群中,就看到有工程師發牢騷說:「最近用了幾個中國國產晶片,真是感慨萬千啊。某中國國產感測器,官方的文檔尺寸不詳,全靠測量。除了一個關鍵參數,其他全無。重要說明語焉不詳,軟磨硬泡跟業務要了個參考程式,發現跟官方的資料跟元件實際情況完全對不上。還有一個電源晶片,使能輸出時完全沒問題,關斷時本應該輸出為零,結果輸出不確定電壓,導致後端工作異常發熱很大,都快氣瘋了。中國國產晶片,說愛你真不容易…」

參賽作品入圍條件及ST點評

從大賽頁面可看到,本次大賽作品的評審規則包括:

1.介紹(20分):產品開箱、應用思路、操作方法、功能體驗、客觀評價、總結;

2.創新(30分):作品設計思路新穎、有一定的實用價值;

3.產品(30分):實體產品完成度;

4.技術(20分):實現方案明確、程式碼開放全面。

另外,Jeong介紹,參賽作品入圍的條件是創新性和實用性,以及軟硬體設計的完整性和品質。「比如獲得本次大賽頭等獎的智能車載手機支架,它用到了NFC的藍牙配對功能,以及原生NDEF功能來簡化手機與汽車之間的連接,實現一秒彈出APP,從而大大提升了用戶體驗。」他舉例。

Jeong並指出,參賽作品的整體品質比較理想。雖然大部分作品還是基於傳統NFC的應用,例如智慧鎖和門禁控制,但本次活動也湧現出了一些好的創意。從這些設計項目中可以發現,越來越多的人開始意識到NFC技術可以提高用戶體驗。得益於背後強大的生態環境的支持,NFC市場已經開始繁榮發展,且越來越多的應用將NFC功能整合到設計中,促使很多NFC應用案例都是基於NFC智慧型手機開發。

總結

目前為止,大部分用戶對NFC的印象還停留在支付、門禁控制和智慧門鎖等傳統應用上,需要去探索更多創新的應用。隨著IoT的日益發展,NFC被越來越多地使用到改善用戶體驗中。這不僅僅局限於身份認證、資產追溯和公共交通等,還可以用它來協助實現自動製造、節省生產時間、替代有線設備,以及協助無線設備互動,如Wi-Fi和藍牙等。NFC讀寫器+標籤的方案可以在產品配件上實現參數設置和品牌辨識。因此,可預見,未來NFC在我們的生活中將無所不在。

本文原刊登於EDN China網站

 

 

 

 

 

 

 

活動簡介
未來寬能隙半導體元件會在哪些應用成為主流?元件供應商又會開發出哪些新的應用寬能隙元件的電路架構,以協助電力系統開發商進一步簡化設計複雜度、提升系統整體效率?TechTaipei「寬能隙元件市場與技術發展研討會」將邀請寬能隙半導體的關鍵供應商一一為與會者解惑。
贊助廠商

加入LINE@,最新消息一手掌握!

發表評論