NFC标签和读取器是如何工作的?

发表时间:2021-12-06 16:49

  NFC,即近场通信,是一种流行的无线技术,允许你在相互靠近的两个设备之间传输数据。对于一些短距离应用,比如移动支付,它通常是比QR码更快、更安全的替代方案。实际上,这项技术并没有什么特别之处,只要你有读取设备,就可以从各种NFC标签中读取数据。


  NFC标签用途广泛,在你想毫不费力地传输少量数据的情况下,它往往很有用。毕竟,与使用蓝牙配对或其他传统的无线通信方法相比,碰下表面需要的时间和精力更少。例如,数码相机和耳机都有嵌入的NFC标签,你可以点击它来快速启动与设备的连接。

  虽说如此,但你知道它们的工作原理吗?下面,我们不妨来了解一下。

  NFC标签如何工作

  NFC标签有各种各样的形状和尺寸,最简单的通常是以方形或圆形贴纸的形式制造,这类标签的结构极其简单:由一个细铜线圈和一个微芯片上的小存储空间组成。

  线圈允许标签通过称为电磁感应的过程以无线方式从 NFC 阅读器接收电力。本质上,每当你把有电的NFC读取器靠近标签时,后者就会通电,并将其微芯片内的任何存储数据传输给设备。如果涉及敏感数据,标签也可以使用公钥加密,以防止恶意攻击。


  由于NFC标签的基本结构非常简单,你可以将所需的硬件装入一大堆外形尺寸中。以酒店钥匙卡或一般的门禁卡为例,这些通常是做成一张塑料卡,上面有一些铜线和一些微芯片的存储器。同样的原则也适用于配备NFC的信用卡和借记卡,它们包含沿着卡周边延伸的细铜线。

  值得注意的是,像智能手机和平板电脑这样的供电NFC设备也能作为NFC标签使用。与只支持单向通信的RFID不同,NFC可以促进双向的数据传输。例如,这允许你的手机模拟一个嵌入式NFC标签,如用于非接触式支付的标签。当然,这些是更先进的设备,但基本的操作模式仍然是一样的。

  NFC标签有哪些类型

  大多数NFC标签遵循ISO 14443的基于近距离数据传输标准,但也有五个子类型,为了方便,标记为1至5。1型标签是最不先进的,因为它们只能存储不到一千字节的数据,这只是几百个字符的文本。所以这样的标签有足够的内存来存储一个URL或Wi-Fi密码,但想要再存储其他信息就不够了。传输速度也不是特别大,大约为100kbps。


  而5型NFC标签能够容纳32KB的内存。它们的数据传输速度大约是1类标签的4倍。与相同物理尺寸的典型microSD卡相比,这仍然不是很多的数据。然而,对于票务和访问控制等使用情况来说,这已经足够了。这些类型的标签还可能提供额外的功能,如防篡改和改善干扰处理能力。

  然而,就如预想的一样,更先进的NFC标签的制造成本也更高。考虑到通过这种媒介传输的数据很少,大多数应用由更原始的类型提供足够的服务。1型和2型标签更常见,如果批量购买,成本只有几分钱。

  NFC标签通常是可读写的,所以你可以根据你的需要重复使用它们。这进一步降低了大规模使用情况下的部署成本。

  NFC读取器如何工作

  NFC读取器为无源标签提供电源并读取数据。为了实现这一点,NFC读取器需要电源,使电流通过其自身的线圈,这将在读取器附近产生一个交变的磁场。由于法拉第的感应定律,将标签带入这个磁场的范围,最终导致两个线圈之间的感应耦合。


  一旦标签通电,实际的数据传输过程也相当简单。读取器可以检测NFC标签如何调制电磁场。一种被称为曼彻斯特编码的技术被用来从电磁脉冲中确定二进制值(0和1)。最后,这些二进制值被转换为人类可读的文本。

  非接触式支付终端可能是最广泛使用的NFC读取器,公共交通卡则紧随其后。在这两种情况下,你都会得到一个独特的NFC标签,其形式为卡片或令牌,上面存储着你的余额或账户信息。同时,读取器通常是固定的设备,与电源和数据有主动连接,有时分别通过电池和Wi-Fi连接。

  NFC标签:如何读取和写入数据

  如前所述,如今大多数中档和高档智能手机都包含NFC硬件。这使得读取一个现有的NFC标签变得非常简单,只需使用智能手机的背面与它进行物理接触。根据标签的内容,一个弹出窗口会自动出现在你的设备上,并提示你完成一个动作。例如,一个带有URL的标签可能会浮出网络浏览器,而嵌入一副耳机的标签会自动启动蓝牙配对。


  至于写入或覆盖数据,需要注意的是,并非所有NFC标签都能进行读写操作。某些标签,如那些为访问控制而设计的标签,可能有写入保护功能,以防止篡改或未经授权的修改。而一些无品牌的NFC贴纸和卡片,是可以重写NFC标签数据的。

  有了可改写的NFC标签,你可以对它进行编程,让它做任何你想做的事。像NFC工具这样的应用程序将允许你在标签上写入联系人、蓝牙配对信息、网站链接或Wi-Fi配置。对于一个更高级的例子,你可以把NFC标签和自动化应用结合起来,比如安卓的Tasker或iOS的Shortcuts,以执行开灯等动作。


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