基于NFC的数据记录标签设计

尤乐乐

摘 要：近年来NFC技术越来越受欢迎，也广泛应用到互联网、电子、通讯等很多行业当中，本设计就是基于NFC技术设计的一款读取传感器数据记录的标签卡。其硬件部分包括主控芯片、NFC芯片和传感器，软件部分为Android手机的NFC读写程序。通过安卓智能手机上安装的软件，即可读取传感器标签上的数据记录，速度相应快，安全性高。

关键词：NFC；Android；主控芯片；读写数据

中图分类号：TP368.1 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）16-0020-01

NFC技术由非接触式射频识别（RFID）演变而来，全称为近场通信（Near Field Communication）。它是一种短距高频的无线电技术，通常在13.56MHz频率下运行，有效距离小于10厘米，其传输速度较快。支持NFC的设备可以在主动或被动模式下交换数据。NFC技术有三种工作模式，分别是读写模式、点对点模式、卡模拟模式，本设计应用读写模式交换数据，将手机天线靠近NFC标签卡时即可完成数据读写过程，方便高效。

1 数据记录标签设计方案

图1中即为NFC数据记录标签系统的总体功能框图。

2 硬件设计

硬件部分主要包括MCU、传感器、NFC芯片和电源模块。

2.1 主控芯片

主控芯片是控制整个硬件系统运作的核心，本系统选用一MSP430G2553单片机，该系列型号的单片机具有低功耗、高性能的特点，丰富的I/O口可供适用，适用于NFC标签系统的开发。

2.2 NFC芯片

NFC芯片选用M24LR16E型号，该芯片功能齐全，完全符合本系统设计需要，具有2个I2C通讯的数据接口和单片机进行通信，AC0，AC1是用来连接外部天线线圈，RFWIP/BUSY管脚则是用来控制读写进程，有效防止数据冲突的问题。NFC芯片具有保存数据的功能，记录数据时，单片机将获取到的传感器信息通过IO口发送至NFC芯片，保存在芯片的存储扇区内，手机端打开NFC功能后，可以实时读取传感器检测的环境数据，如温度、湿度等。

2.3 传感器

温湿度传感器选用SHT11型号，该传感器测量精度和可靠性较高，且提供二线数字串行接口SCK和DATA，接口简单，使用方便。另外，测量精度可有编程调节，内置A/D转换器，同时具有尺寸较小的特点，使用于本设计标签尺寸较小的要求。

3 软件设计

软件设计主要包括安卓端APP的开发，实现读写NFC标签卡数据的功能。

3.1 读取NFC芯片数据

本设计中芯片需要使用NFCV协议的方式进行读写，因此接收NFC消息的Intent里要把NFCV添加到过滤器中。查看NFC芯片资料后，对芯片读操作为0x23，因此要将读取命令的第2个字节修改为0x23对应的byte字节。读操作中，可通过程序编程控制读取的扇区数，并将读取到的数值进行解析处理。

3.2 置NFC芯片数据

由于传感器精度可以通过编程控制，因此本设计可以根据不同用户的需求去配置传感器的量程和精度，即对NFC芯片进行写入操作。Android软件端的配置工作基本和读取时一致，对NFC芯片控制命令需修改为0x21，因为NFC芯片不支持多扇區同时写入，所以写入时要以循环写入的方式写入多行数据，单片机检测到数据变化后，修改传感器量程和精度参数，进而得到个性化的传感器配置方式。

4 结语

整个数据交互过程中传感器检测到环境数据并发送至单片机，单片机对原始数据进行处理后形成完整的数据记录并按帧发送至NFC芯片保存起来，手机端再完成与NFC芯片的读写操作。经过多次开发和调试，最后能够满足本设计所有需求，能够完成既定工作，实现环境数据的监测和实时读取。可以说，本设计所采用的读取数据的方式安全迅速，方便快捷，是一种高效的获取数据方式。

参考文献

[1]陈淡宁.基于物联网的智能家居环境监测系统的研究[D].吉林大学，2014.

[2]安逸.智能家居系统设计与实现[D].电子科技大学，2012.

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