实验11-NFC通信实验-V20170317.doc

(完整word)实验11 NFC通信实验-V20170317
实验11 NFC通信实验—V20170317
1.实验目的
了解NFC近场通信原理和过程；
学习PN532的使用；
2.实验设备
硬件：RFID实验箱6号NFC节点；
软件：STC下载软件STC_ISP，RFID实验箱管理软件；
芯片手册：配套光盘\附件\芯片手册\PN532用户手册
3. 实验原理
3。1 NFC简介
NFC是Near Field Communication缩写，即近距离无线通讯技术。是一种短距离的高频无线通信技术，允许电子设备之间进行非接触式点对点数据传输,在十厘米（3.9英吋）内，交换数据。
这个技术由免接触式射频识别(RFID）演变而来，由飞利浦公司和索尼公司共同开发的NFC 是一种非接触式识别和互联技术，可以在移动设备、消费类电子产品、PC 和智能控件工具间进行近距离无线通信。
3.2 工作模式
1。卡模式（Card emulation)：这个模式其实就是相当于一张采用RFID技术的IC卡（个人理解).可以替代现在大量的IC卡（包括信用卡)场合商场刷卡、公交卡、门禁管制，车票,门票等等。此种方式下,有一个极大的优点，那就是卡片通过非接触读卡器的 RF 域来供电，即便是寄主设备(如手机）没电也可以工作.
2。点对点模式（P2P mode）：这个模式和红外线差不多,可用于数据交换，只是传输距离比较短，传输创建速度快很多,传输速度也快些，功耗低（蓝牙也类似)。将两个具备 NFC 功能的设备链接，能实现数据点对点传输，如下载音乐，交换图片或者同步设备地址薄。因此通过NFC,多个设备如数字相机,PDA，计算机，手机之间，都可以交换资料或者服务。
3。读卡器模式（Reader/writer mode)：作为非接触读卡器使用，比如从海报或者展览信息电子标签上读取相关信息。
本实验介绍点对点通信模式的应用。

3.3 指令帧格式
3.3.1 Normal information frame：正常信息数据帧格式

3.3。2 Extended information frame:扩展信息数据帧格式

3.3.3 ACK frame：应答数据帧格式

3。3。4 NACK frame：非应答数据帧格式

3.3。5 Error frame：错误数据帧格式

更多芯片资料,请查看PN532数据手册：配套光盘\附件\芯片手册\PN532用户手册

3.4 代码分析
3。4。1 主机代码分析
在NFC通信实验中，主机是通信的发起端（initiator）.
nfc.c文件中，是操作PN532的指令和函数：
1 唤醒指令
上电唤醒一次即可,无需多次唤醒.

2 参数配置指令

3 打开天线

4 设置重复次数

5 检测从机
检测从机信号,若5s内主机未检测到从机，则提示未接收到数据，并结束本次请求；若检测到从机，则进行数据交换。

6 取消选定&释放设备
完成一次数据传输，需发送这亮条指令给PN532。

3.4。2 从机代码分析
在NFC通信实验中，从机是通信的目标端（target）。
nfc。c文件中，是操作PN532的指令和函数.从机的唤醒,参数配置，释放设备和主机操作是一致的，以下分析从机的主要操作：
1 开启目标端
发送指令给PN532,使主机可以检测到从机.

2 获取数据
从机信号被主机检测到后，从机发送数据给发起端开始数据交换，主机成功获取到从机发来的数据后，主机发送数据给从机，从而实现数据交换。
若5s内从机未被主机检测到（即没有应答数据返回）,则结束本次请求；若5s内被主机检测到，则进行数据交换。

3.5 实例分析
硬件连接说明：
串口1连接DB9，可与上位机连接，或通过公公交叉线连接wifi节点；
串口2连接PN532的串口，可以对PN532进行配置，并接收PN532发来的数据.
例如,主从机需要交换如下数据：
主机数据：1234
从机数据：abcd
3。5.1 主机操作步骤
第一步：待发送数据整理
根据3.3小节的帧格式，将“1234"整理成指定的数据帧：
整理后得到：00 00 FF 07 F9 D4 40 01 31 32 33 34 21 00
其中，31 32 33 34为字符1234的ASCII值的的十六进制。
第二步：发送参数配置指令
发送:00 00 FF 03 FD D4 12 14 06 00
返回：00 00 FF 00 FF 00 00 00 FF 02 FE D5 13 18 00
第三步：发送打开天线指令
发送：00 00 FF 04 FC D4 32 01 01 F8 00
返回:00 00 FF 00 FF 00 00 00 FF 02 FE D5 33 F8 00
第四步：发送重复次数配置指令
发送:00 00 FF 06 FA D4 32 05 FF FF FF F8 00
返回：00 00 FF 00 FF 00 00 00 FF 02 FE D5 33 F8 00
第五步:发送检测从机信号指令
发送:00 00 FF 0A F6 D4 56 00 01 01 00 FF FF 00 0F C7 00
返回：00 00 FF 00 FF 00 00 00 FF 17 E9 00 01 12 34 56 78 9A BC DE FF 00 00 00 00 00 09 03 12 34 56 78 6C 00
第六步：发送含“1234”的数据帧
当主机检测到从机,并得到正确的应答数据时，主机发送含“1234”的数据帧：
发送：00 00 FF 07 F9 D4 40 01 31 32 33 34 21 00
返回：00 00 FF 06 FA D4 8E 61 62 63 64 14 00
此时，数据交换成功。主机获得从机数据“abcd”，从机将获得主机数据“1234"。
第七步：发送取消选定指令
发送：00 00 FF 03 FD D4 44 00 E8 00
返回：00 00 FF 00 FF 00 00 00 FF 03 FD D5 45 00 E6 00
第八步：发送释放设备指令
发送:00 00 FF 03 FD D4 52 00 DA 00
返回：00 00 FF 00 FF 00 00 00 FF 03 FD D5 53 00 D8 00

3。5.2 从机操作步骤
第一步：待发送数据整理
根据3.3小节的帧格式，将“1234”整理成指定的数据帧：
整理后得到:00 00 FF 06 FA D4 8E 61 62 63 64 14 00
其中，61 62 63 64为字符abcd的ASCII值的的十六进制.
第二步：发送参数配置指令
发送：00 00 FF 03 FD D4 12 14 06 00
返回:00 00 FF 00 FF 00 00 00 FF 02 FE D5 13 18 00
第三步：发送关闭天线指令
发送:00 00 FF 04 FC D4 32 01 00 F9 00
返回：00 00 FF 00 FF 00 00 00 FF 02 FE D5 33 F8 00
第四步:发送启动目标端指令
发送：00 00 FF 2B D5 D4 8C 02 08 00 12 34 56 40 01 FE 12 34 56 78 90 12 C0 C1 C2 C3
C4 C5 C6 C7 0F AB 12 34 56 78 9A BC DE FF 00 00 04 12 34 56 78 00 D0 00
第五步:发送获取数据指令
在第四步完成之后，如果有主机在等待从机信号,从机则发送获取数据的指令。
发送：00 00 FF 02 FE D4 86 A6 00
返回:00 00 FF 07 F9 D4 40 01 31 32 33 34 21 00
第六步：发送含“abcd”的数据帧
从机成功接收到主机发来的数据，则发送待交换的数据给主机，以完成数据交换。
发送：00 00 FF 06 FA D4 8E 61 62 63 64 14 00
第七步：发送释放设备指令：
发送：00 00 FF 03 FD D4 52 00 DA 00
第八步：发送休眠指令：
发送：00 00 FF 03 FD D4 16 F0 26 00

4. 实验过程
4。1 准备工作
本实验需要先将实验箱恢复至出厂状态再进行，请根据配套光盘\附件中将物联网RFID实验箱恢复到出厂状态文档的操作步骤，将实验箱恢复到出厂状态.
4。2 实验操作
第一步:打开安装好的RFID实验箱管理软件，进入软件主界面，如图4.2。1所示：

图4。2.1 软件主界面
第二步：点击右下角的“说明”，查看“NFC&WiFi模式”操作说明，如图4.2.2所示

图4。2。2 NFC＆WiFi模式操作说明
第三步:按照说明完成连接，并把S1开关拨至指定的位置，点击APP上6号节点的“控制”按钮，进入NFC通信实验界面,如图4。2.3所示：（注意，进行该实验时，无须点击右下角的“开始"按钮）

图4。2.3 NFC通信实验界面
第四步：在IP地址栏输入10号节点的IP地址：192。168。0.165，端口号为4001，点击连接，连接成功会有弹窗提示。
第五步：字符型数据交换:(主机先点击发送，再点击从机发送）
在主从机的发送区填入数据（请最多输入20个字符或者数字），填写完毕后，先点击主机发送，5s之内点击从机发送，可以看到，主从机数据进行交换，如图4。2。4所示：

图4。2。4 字符型数据交换

第六步：十六进制数据交换：(主机先点击发送，再点击从机发送)
在主从机的发送区填入数据（请最多输入20个字符或者数字）,填写完毕后,先点击主机发送，5s之内点击从机发送，可以看到,主从机数据进行交换，如图4.2.5所示:
注意:输入十六进制的格式为：每个字节之间用空格隔开,每个字节由两个字母或两个数字或一个字母一个数字组成,发送的字节如果为一个字母或数字，应补齐一个0。
例1：发送A 应输入0A（补齐0）
例2:发送12 34 5 应输入12 34 05（5补齐一个0)

图4。2.5 十六进制数据交换
4.3 错误分析
由于错误操作会导致实验出现错误，详细的错误信息如下表所示:
错误操作
实验现象
主机
从机
主机点发送，从机未发送
约6s后,接收区提示＊*error＊＊
无
主机未发送，从机点发送
无
约6s后，接收区提示＊＊error**
从机先点击发送
主机后点击发送
约6s后，接收区提示*＊error＊＊
约6s后，接收区提示**error＊＊