راهنمای کامل تگ‌های NFC ، تکنولوژی هوشمند برای زندگی مدرن

تا به حال شده از کارت مترو یا کارت اتوبوس استفاده کنید و فقط با نزدیک کردن آن به دستگاه، کارتان راه بیفتد؟ این کارت‌ها نیازی به تماس ندارند و از فاصله چند سانتی‌متری عمل می‌کنند. تکنولوژی پشت این راحتی، RFID یا همان شناسایی با امواج رادیویی است. جالب است بدانید اولین استفاده از این فناوری مربوط به حوالی دهه 1940 بوده که در امور نظامی و شناسایی هواپیماها به کار می‌رفته است. اما برای ما، جزئیات تاریخی اهمیت کمتری دارند. آنچه اهمیت دارد، ماهیت و نحوه عملکرد تکنولوژی RFID است – پایه‌ای که بعدها زمینه‌ ساز فناوری مدرن‌ تر تگ های NFC شد.

NFC و RFID هر کدام چیستند ؟

تفاوت NFC و RFID ، این شاید سوالی باشه که ذهن خیلی از شما ها را در گیر کرده باشه . RFID مخفف Radio Frequency Identification یه معنی شناسایی با امواج رادیویی است و شامل ده نوع پروتکل و استاندارد مختلف می باشد . اما NFC که خود مخفف Near Field Communication به معنی ارتباط فاصله نزدیک است یک پروتکل زیر مجموعه تکنولوژی RFID می باشد . پس RFID رو یک تکنولوژی یا راهکار میتوان در نظر گرفت و NFC رو هم یک نوع پروتکل مبتنی بر RFID . در ارتباط NFC از فرکانس 13.56 استفاده می شود لذا اغلب گجت هایی که از NFC پشتیبانی میکنند توانایی خواندن تگ های غیر NFC با فرکانس 13.56 را نیز دارند چرا که زیر ساخت های لازم یکسان است . اما این موضوع تضمینی نیست یعنی ممکنه گوشی شما NFC داشته باشد اما از تگ های RFID که NFC نیستن پشتیبانی نکند .

RFID چگونه کار می‌کند؟

به طور کلی دو نوع از تگ های RFID وجود دارند که شامل نوع فعال و نوع غیر فعال هستند . در مدل فعال تگ دارای باتری است اما در مدل غیر فعال هیچ گونه منبع انرژی در تگ وجود ندارد و بحث ما راجب به همین مدل غیر فعال است . قبل از ادامه توضیحات به یاد داشته باشید در هر فرایند ارتباط ما یک تگ و یک کارت خوان داریم ، تگ دارای یک آنتن گیرنده است و کارت خوان شامل یک آنتن فرستنده و یک آنتن گیرنده می باشد ( در این سیستم ما 3 آنتن داریم ) . هر تگ (غیر فعال) شامل یک انتن و یک میکروکنترلر داخلی است . دستگاه کارت خوان به طور پیوسته یک سیگنال با فرکانس مشخص را ساطع میکند . زمانی که تگ در معرض این سیگنال قرار گرفت ، میکروکنترلر داخلی تگ انرژی خود را از طریق سیگنال دریافتی از انتن تامین میکند . پس از فعال شدن تگ ، نوبت اعلام حضور است که این کار با تگ می باشد . تگ های RFID هیچگونه منبع موجی برای ارسال دیتا ندارند و برای ارسال دیتا از یک روش بسیار هوشمندانه استفاده میکنند . آن ها از طریق مدولاسیون بار (Load modulation) این کار را انجام میدهند . در واقع با تغییر امپدانس آنتن از حالت تطابق (با آنتن فرستنده) به حالت غیر تطابق یافته موجب افزایش سیگنال باز تابی میشوند که این سیگنال دامنه و فاز متفاوتی دارد و همچنین در سمت کارت خوان موجب تغییر سیگنال دریافتی انتن گیرنده خواهد شد . در حالتی که آنتن تگ در وضعیت امپدانس تطابق یافته است حداکثر توان را دریافت کرده و بازتابی نخواهد داشت در نتیجه آنتن گیرنده کارت خوان تنها سیگنال ارسال شده از فرستنده خودش را دریافت خواهد کرد . حال با اتصال آنتن تگ به امپدانس غیر تطابق یافته ، میزان بازتاب سیگنال از تگ به طور چشمگیری افزایش می یابد و این موجوب تغییر دامنه سیگنال دریافتی در آنتن گیرنده کارت خوان خواهد شد .

پس ما به طور کلی سه حالت زیر را در فرایند ارتباط تگ و کارت خوان داریم :

1- تامین انرژی و فعل شدن تگ : این کار از طریق ارسال سیگنال با فرکانس مشخص از سمت کارت خوان صورت میگیرد .

2- ارسال دیتا از کارت خوان به تگ : این کار با مدولاسیون های خاصی بر روی موج حامل اصلی ( همان موج اصلی که تگ با آن انرژی خود را تامین میکند )

3-ارسال دیتا از تگ ب کارت خوان که از طریق تغییر امپدانس آنتن از حالت تطبیق یافته به حالت تطبیق نیافته و در نتیجه تغییر دامنه سیگنال دریافتی آنتن گیرنده کارت خوان .

استاندارد ها و مدلهای مختلف ؟

متاسفانه تکنولوژی RFID بر خلاف سیار روش های ارتباطی ريال شامل یک استاندارد مشخصی و عمومی نیست و هر شرکتی پروتک و استاندارد خودش را عرضه میکند . اما به طور کلی میتوان آن ها را به راحتی دسته بندی کرد . تگ های RFID بر اساس فرکانس کاری شامل سه مدل 125KHz ، 13.56MHz و تگ های باند UHF هستند . تگ های UHF برای ارتبط از فواصل طولانی مناسب هستند و در این مقاله نمی خواهیم به آن ها بپردازیم . دو مدل دیگر اما برد ارتاطی کوتاه تری دارند و بسیار کاربرد هستند . به طور کلی بسته به آنتن دستگاه کارت خوان ، برد ارتباطی این دو مدل نهایتا تا 10 سانتی متر می باشد . تگ های مدل 125KHz معمولا به صورت ID کارت هستند یعنی در آن ها یک ID یونیک قرار دارد که در حد چند بایت است . تگ های 13.56MHz اما تنوع بسیار بالاتری دارند . اغلب آن ها شامل حافظه هایی از 180 بایت تا 4K بایت هستند . سهم بزرگی از این تگ ( یا شاید کلا تگ های 13.56MHz) در انحصال شرکت NXP قرار دارد . امنیت این تگ ها در حدی بالاست که سیستم پرداختی حمل و نقل عمومی اتحادیه اروپا و همچنین بسیار از کشور های دیگر جهان مبتنی بر آن است ، این شمال ایران نیز هست . کارت های مورد استفاده در مترو ، BRT و حتی کارت پارک های شهرداری همگی از تگ های با فرکانس 13.56MHz شرکت NXP هستند . در این مقاله هدل پرداختن به مدل 13.56 هست پس در ادامه به معرفیانواع مدل های آن خواهیم پرداخت .

مدل های مختلف تگ های 13.56MHz :

خانواده تگ	استاندارد	حافظه	امنیت	سازگاری موبایل	کاربرد اصلی
MIFARE Classic	ISO14443A	1/4KB	متوسط	محدود	حمل و نقل، حضور و غیاب
DESFire	ISO14443A	2-8KB	بسیار بالا	گسترده	پرداخت، اداری
Ultralight	ISO14443A	کم	پایین/متوسط	بله	بلیت، تبلیغ
NTAG	NFC Forum 2	144-888B	پایین/متوسط	عالی (همه گوشی‌ها)	استیکر، کارت دیجیتال
ICODE	ISO15693	حدود 1KB	پایین/متوسط	معدود گوشی‌ها	انبار، کتابخانه

برچسب NFC یا همان تگ NFC یکی از کاربردی‌ترین ابزارهای هوشمند است که با گوشی اندرویدی می‌تواند زندگی روزمره را متحول کند. فقط کافی است گوشی را به برچسب NFC نزدیک کنی تا بتوانی به راحتی اطلاعات وای فای را منتقل کنی، کارت ویزیت دیجیتال بسازی، لینک شبکه های اجتماعی و سایتت را به اشتراک بگذاری، در خانه یا ماشین را باز کنی، موبایل را روی حالت سایلنت بزاری یا حتی یک روتین شخصی برای روشن کردن چراغ ها یا فعال کردن دستگاه هوشمند راه بندازی. خرید برچسب NFC راهی ساده و کم هزینه برای اضافه کردن کلی قابلیت هوشمند به موبایل تو است و فقط با یک لمس می‌توانی به دنیای تکنولوژی مدرن وارد شوی.

نحوه به کارگیری تگ های RFID :

فرایند خواندن و نوشتن در این تگ ها رو میتوان با ماژول هایی PN532 و RC522 انجام داد اما هدف ما به کار گیری این تگ ها در گوشی های اندرویدی هست . توضیحات ما بر اساس گوشی های اندروید است ( اینجا جای تکنولوژیه، نه جای شوآف و سیب گاز زده!) . پس بیایید شروع کنیم :

1- بررسی وجود NFC در گوشی :

برای این کار به جای بررسی توضیحات در سایت های مختلف ، وارد تنظیمات گوشی خود شوید و NFC رو سرچ کنید ، اگر وجود داشت مانند تصویر زیر آن را فعال کنید :

2- نزدیک کردن تگ 13.56 به گوشی :

اندروید به طور پیش فرض برنامه ای برای خواندن تگ های NFC داره ، اما تنها دیتا رو به شکل متن نشان میده و قابلیت دیگری نداره . این برای ما صرفا واسه تست اکتفا میکنه . اگر هیچ تگی دم دستتون نیست می توانید از کارت ملی تون استفاده کنید (کارت ملی هوشمند خود یک تگ مایفر 1K بایت هست ، ایده اصلی اینه برادر بزرگ با کارت ملی مجوز اتصال شما به اینترنت رو صادر میکنه !) به یاد داشته باشید باید قفل گوشی باز باشد و تگ را به پشت گوشی بچسبانید و حرکت دهید تا گوشی اعلان NFC بده ، همین .

3- حال نوبت به بکار گیری تگ های NFC در سطح پیشرفته تری هست ، این کار نیاز به برنامه NFC Tools دارد که در مقاله بعدی آن را آموزش خواهیم داد .