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NFC アプリケーション層
この例では、2 つの近距離無線通信 (NFC) デバイスのアプリケーション層間のデータの交換を示します。
はじめに
例では、近距離無線通信 (NFC) スマート ポスターを実証します。NFC スマート ポスターは、小売業者、広告代理店、運輸当局、医療事業者、および消費者との交流を希望する各種産業によって使用されている NFC の機能です。NFC ではユーザーによるアクションの実行を必要とするため、技術のオプトイン特性によって積極的に関与するユーザーを生み出し、ブランドとのよりいっそう有意義な交互作用へとつながります。
NFC スマート ポスターは、埋め込みまたは添付の NFC Tag を含めた雑誌広告、ちらし、屋外の大型広告、あるいはその他の物理的媒体です。NFC デバイスが NFC Tag の数センチ以内の場所に置かれると、デバイスに情報が転送されるか、またはデバイス上でタスクが開始されます。
消費者は、スマート ポスターおよび環境に応じて、現在の位置に関するターゲット情報を受信することができます。NFC スマート ポスターの使用例には、次のものがあります。
迷子になった旅行者が近くのランドマークを見つける際に役に立つよう、方向を含む地図アプリケーションの起動を受信 NFC デバイスに指示する NFC Tag を含むポスター。
小売業の環境において、クーポン、製品に関する情報、またはロイヤルティ ポイントを提供するポスター。消費者のスマートフォンがロイヤルティ カードとして機能し、情報を保存するため、多数のカードの記録を維持する必要がなくなります。
転送するデータは、NFC Tag で NDEF (NFC Data Exchange Format) 形式で符号化され、Tag データ構造体内に保存されます。NDEF は、有効な NDEF メッセージを構築するための NFC デバイスと Tags 用のデータ形式です。NDEF ファイルは、NDEF レコードから成る NDEF メッセージで構成されています。NDEF 形式は、URI (Uniform Resource Identifier)、プレーンテキスト、暗号化データ、GIF や JPEG ファイルのようなイメージ データなどの情報の保存と交換に使用されます。
システム設定
NFC Tag のアプリケーション層では、データを NDEF ファイルに保存します。この例では、NFC スマート ポスターのような用途のための NFC デバイスと NFC Tag のアプリケーション層間のデータ転送に必要な NFC のプロトコルとコマンドを説明します。
NDEF は、1 つ以上のアプリケーションで定義された任意のタイプおよびサイズのペイロードを単一メッセージの構造にカプセル化するために使用できる軽量なバイナリ メッセージ形式です。各ペイロードは、タイプ、長さ、およびオプションの識別子で記述されます。タイプ識別子は、URI、MIME メディア タイプ、または NFC 固有のタイプの場合があります。NDEF ペイロードには、ネストされた NDEF メッセージ、またはデータが生成された時点では長さが不明のリンクされているデータ チャンクのチェーンが含まれる場合があります [5]。
txURL = 'mathworks.com'; targetRecord = ndefRecord('Type', 'U', 'URIID', '01', ... 'ActualText', txURL)
targetRecord = ndefRecord with properties: TypeNameFormat: 'NFC Forum well-known type' IsIDLengthPresent: '0' IsShortRecord: '1' IsChunk: '0' IsMessageBegin: '1' IsMessageEnd: '1' TypeLength: '' PayloadLength: '' IDLength: '00' Type: 'U' ID: '' Payload: '' StatusBytes: '02' LanguageCode: 'en' URIID: '01' ActualText: 'mathworks.com'
NDEF ファイルの URI を含む NFC Tag は、この例では、Type 4 Tag Operation Specification [6] で仕様が示された Type 4 タグです。nfcTarget オブジェクトは、このタグをモデル化します。これには、アプリケーション層をモデル化し、交換されるデータを含む nfcApp オブジェクトが含まれます。
targetAppLayer = nfcApp(); targetAppLayer.AppData = create(targetRecord)
targetAppLayer = nfcApp with properties: AppName: 'D2760000850101' CCFileID: 'E103' NDEFFileID: 'E104' CLA: '00' INS: 'A4' P1: '04' P2: '00' Lc: '' Le: '' SW1: '90' SW2: '00' AppData: 'D1010E55016D617468776F726B732E636F6D'
target = nfcTarget('AppLayer', targetAppLayer, 'EnableVisualization', false)
target = Fc: 13560000 Fs: 847500 SamplesPerSymbol: 64 UID: '11aa22bb' AppLayer: [1x1 nfcApp] ReceivedUserData: '' EnableVisualization: 0
消費者のデバイスは、nfcInitiator オブジェクトによってモデル化されます。このオブジェクトにも、そのアプリケーション層をモデル化するための nfcApp オブジェクトが含まれます。
initiator = nfcInitiator('AppLayer', nfcApp(), 'UserData', '', ... 'EnableVisualization', false)
initiator = Fc: 13560000 SamplesPerSymbol: 64 t1: 32 AppLayer: [1x1 nfcApp] UserData: '' EnableVisualization: 0
% Signal to noise ratio, in dB snrdB = 50; % Reset the RNG for reproducible results s = rng(0);
初期化および衝突防止シーケンスは、近距離無線通信 (NFC)の例で説明されているとおりです。アプリケーション データは、ISO®/IEC 14443-4 [4] に記述されているような半二重ブロック伝送プロトコルを用いて交換されます。例では、コマンドの流れを示すために、イニシエーターとターゲット デバイスのステータスとアクション、および交換される重要情報を出力します。
nfcPrint.Message('URL to transmit:');
URL to transmit:
nfcPrint.Message(sprintf('%s%s', 'http://www.', txURL));
http://www.mathworks.com
nfcPrint.Start();
Start of NFC Communication between Initiator and Target
nfcInitialization(initiator, target, snrdB);
Initiator transmitted REQA Target received REQA Target transmitted ATQA in response to REQA Initiator received ATQA Target supports bit frame anticollision Target's UID size: single
nfcAnticollisionLoop(initiator, target, snrdB);
Start of Anticollision loop Cascade Level-1 Initiator transmitted ANTICOLLISION command Target received Cascade Level-1 SEL code Target transmitted full UID Initiator received CL1 UID without collision Complete UID received: 0x11aa22bb Initiator transmitted SELECT command Target received Cascade Level-1 SEL code Target selection confirmed Target transmitted SAK with UID complete flag Initiator received SAK UID complete. Exit Anticollision loop. End of Anticollision loop Target compliant with NFCIP-1. Continue with Transport Protocol Activation
nfcProtocolActivation(initiator, target, snrdB);
Start of Protocol Activation Initiator transmitted RATS Target received RATS Target transmitted ATS in response to RATS Initiator received ATS End of Protocol Activation
nfcBlockTransmissionProtocol(initiator, target, snrdB);
Start of Half-Duplex Block Transmission Protocol Initiator transmitted SELECT command for APP NAME Target received SELECT command for APP NAME Target transmitted STATUS Bytes for APP NAME Initiator received valid STATUS Bytes for APP NAME Initiator transmitted SELECT command for CC File Target received SELECT command for CC File Target transmitted STATUS Bytes for CC File Initiator received valid STATUS Bytes for CC File Initiator transmitted READ command for CC File Target received READ command for CC File Target transmitted CCFILE CONTENT and STATUS Bytes for CC File Initiator received valid CCFILE CONTENT and STATUS Bytes for CC File Initiator transmitted SELECT command for NDEF File Target received SELECT command for NDEF File Target transmitted STATUS Bytes for NDEF File Initiator received valid STATUS Bytes for NDEF File Initiator transmitted READ command for NDEF NLEN Target received READ command for NDEF NLEN Target transmitted NLEN and STATUS Bytes for NDEF Initiator received NLEN and valid STATUS Bytes Initiator transmitted READ command for NDEF File Target received READ command for NDEF File Target transmitted NDEF CONTENT and STATUS Bytes for NDEF File Initiator received NDEF File content and valid STATUS Bytes End of Half-Duplex Block Transmission Protocol
nfcProtocolDeactivation(initiator, target, snrdB)
Start of Protocol Deactivation Initiator transmitted DESELECT Target received DESELECT Target transmitted DESELECT response Initiator received DESELECT response Target released End of Protocol Deactivation
nfcPrint.End();
End of NFC Communication between Initiator and Target
recDataType = getReceivedNDEFType(initiator.AppLayer); recData = getReceivedNDEFData(initiator.AppLayer); if strcmpi(recDataType, 'U') nfcPrint.Message('Received URL:'); else nfcPrint.Message('Received telephone number:'); end
Received URL:
nfcPrint.Message(recData);
http://www.mathworks.com
nfcPrint.NewLine;
% Restore RNG state
rng(s);
function nfcInitialization(initiator, target, snrdB) % Initialization and anticollision % Reference: ISO/IEC 14443-3, section 6 txREQA = transmitREQA(initiator); rxREQA = awgn(txREQA, snrdB, 'measured'); txATQA = receiveREQA(target, rxREQA); rxATQA = awgn(txATQA, snrdB, 'measured'); [isATQAValid, isCollisionDetected, isTargetCompliant] = ... receiveATQA(initiator, rxATQA); coder.internal.errorIf(~isATQAValid, 'comm:NFC:InvalidATQA'); coder.internal.errorIf(isCollisionDetected, 'comm:NFC:CollisionATQA'); coder.internal.errorIf(~isTargetCompliant, 'comm:NFC:TargetNotCompliant'); end function nfcAnticollisionLoop(initiator, target, snrdB) % Anticollision Loop % Reference: ISO/IEC 14443-3, section 6 nfcPrint.NewLine; nfcPrint.Heading1('Start of Anticollision loop'); % Start anticollision loop cascadeLevel = 1; targetRxAC = []; nfcPrint.CascadeLevel(cascadeLevel); [initiatorTxAC, newCascadeLevel, uidComplete, isoCompliantTarget] = ... antiCollisionLoop(initiator, targetRxAC, cascadeLevel); while (newCascadeLevel <= 3) && ~uidComplete nfcPrint.CascadeLevel(newCascadeLevel, cascadeLevel); cascadeLevel = newCascadeLevel; targetRxAC = awgn(initiatorTxAC, snrdB, 'measured'); % Target's anticollision loop targetTxAC = antiCollisionLoop(target, targetRxAC); initiatorRxAC = awgn(targetTxAC, snrdB, 'measured'); % Initiator's anticollision loop [initiatorTxAC, newCascadeLevel, uidComplete, isoCompliantTarget] = ... antiCollisionLoop(initiator, initiatorRxAC, cascadeLevel); end coder.internal.errorIf(~uidComplete, 'comm:NFC:IncompleteUID'); coder.internal.errorIf(~isoCompliantTarget, ... 'comm:NFC:TargetNotCompliantWithNFCIP1'); nfcPrint.Heading1('End of Anticollision loop'); nfcPrint.NewLine; nfcPrint.Heading1(['Target compliant with NFCIP-1. '... 'Continue with Transport Protocol Activation']); end function nfcProtocolActivation(initiator, target, snrdB) % ISO/IEC 14443-4 Protocol Activation % Reference: ISO/IEC 14443-4, section 5 nfcPrint.NewLine; nfcPrint.Heading1('Start of Protocol Activation'); txRATS = transmitRATS(initiator); rxRATS = awgn(txRATS, snrdB, 'measured'); txATS = receiveRATS(target, rxRATS); rxATS = awgn(txATS, snrdB, 'measured'); status = receiveATS(initiator, rxATS); coder.internal.errorIf(~status, 'comm:NFC:ProtocolActivationFailed'); nfcPrint.Heading1('End of Protocol Activation'); end function nfcBlockTransmissionProtocol(initiator, target, snrdB) % Half-duplex Block Transmission Protocol % Reference: ISO/IEC 14443-4, section 7 nfcPrint.NewLine; nfcPrint.Heading1('Start of Half-Duplex Block Transmission Protocol'); nfcTransmissionProtocol(initiator, target, snrdB); nfcPrint.Heading1('End of Half-Duplex Block Transmission Protocol'); nfcPrint.NewLine; end function nfcProtocolDeactivation(initiator, target, snrdB) % Protocol Deactivation % Reference: ISO/IEC 14443-4, section 8 nfcPrint.NewLine; nfcPrint.Heading1('Start of Protocol Deactivation'); txDESLECT = transmitDESELECT(initiator); rxDESELECT = awgn(txDESLECT, snrdB, 'measured'); txDESELECT_RES = receiveDESELECT(target, rxDESELECT); rxDESELECT_RES = awgn(txDESELECT_RES, snrdB, 'measured'); status = receiveDESELECT_RES(initiator, rxDESELECT_RES); coder.internal.errorIf(~status, 'comm:NFC:ProtocolDeactivationFailed'); nfcPrint.Heading1('End of Protocol Deactivation'); end
探査
NFC 規格で説明されているさまざまなコマンドとプロトコルを理解するために、nfcInitiator、nfcTarget、nfcApp、および ndefRecord オブジェクトのさまざまなメソッドと、この例で使用されているさまざまな関数を調査します。SNR、NDEF メッセージなどのさまざまなシステム パラメーターを試して、これらのパラメーターがシステムに与える影響を確認します。
参考文献
2.ISO/IEC 14443-2 Identification cards - Contactless integrated circuit cards - Proximity cards - Part 2: Radio frequency power and signal interface
3.ISO/IEC 14443-3 Identification cards - Contactless integrated circuit cards - Proximity cards - Part 3: Initialization and anticollision
4.ISO/IEC 14443-4 Identification cards - Contactless integrated circuit cards - Proximity cards - Part 4: Transmission protocol
5.NFC Data Exchange Format (NDEF) Technical Specification 1.0
6.Type 4 Tag Operation Specification Technical Specification 2.0