Застосування технології NFC для безпровідної передачі даних між міні-комп’ютером Raspberry і смартфоном

Розгляд технологій, що використовувались при розробці прототипу системи з використанням стандарту NFC та продемонстровано застосування системи на прикладі безконтактної передачі даних між мінікомп’ютером Raspberry Pi 4 із модулем PN532 та смартфоном.

Рубрика Программирование, компьютеры и кибернетика
Вид статья
Язык украинский
Дата добавления 28.09.2024
Размер файла 265,7 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Застосування технології NFC для безпровідної передачі даних між міні-комп'ютером Raspberry і смартфоном

Гладун В.Р., кандидат фізико-математичних наук, доцент; Любінський Б.Б., кандидат технічних наук, доцент; Гладун С.В., студентка спеціальності "Прикладна математика " Національний університет "Львівська політехніка"; Флюркевич О.Р. Java Developer, EPAM Systems

Анотація

Near Field Communication (NFC) є однією із безпровідних технологій передачі даних, яка стрімко розвивається і, за умови ефективної інтеграції, може максимізувати взаємодію з користувачем. NFC - надійна технологія високочастотного бездротового зв'язку малого радіуса дії, яка забезпечує просту і безпечну передачу даних між електронними пристроями.

Існує надзвичайно широкий спектр застосувань NFC технології: передача потокового аудіо і відео, емуляція банківських карток, зчитування даних, обмін інформацією. Дана технологія є ідеальним рішенням для безпечних транзакцій, що дозволяє використовувати NFC для безконтактних платежів. Окрім цього, NFC можна ефективно використовувати в бізнесі (організація пропускної системи, інтерактивної реклами, електронних візиток, деталізація інформації про товар) та побуті (керування розумним будинком, розблокування дверного замка, швидка синхронізація пристроїв, інтегрування NFC міток в нашийники для домашніх тварин тощо).

Авторами створено програмне забезпечення для передачі даних між мінікомп'ютером Raspberry і смартфоном. У роботі розглядаються технології, що використовувались при розробці прототипу системи з використанням стандарту NFC та продемонстровано застосування системи на прикладі передачі даних між мінікомп'ютером Raspberry Pi 4 із модулем PN532 та смартфоном.

Ключові слова: RFID -- радіочастотна ідентифікація, NFC -- комунікація ближнього поля, NFC мітка, бездротові технології, технологічні інновації, комп'ютер Raspberry Pi.

Annotation

Near Field Communication (NFC) is one of the wireless data transmission technologies that is developing rapidly and if integrated effectively can maximize user interaction. NFC is a reliable short-range high-frequency wireless communication technology that provides simple and secure data transfer between electronic devices.

There is an extremely wide range of applications of NFC technology: audio and video streaming, emulation of bank cards, data reading, and information exchange. This technology is an ideal solution for secure transactions, allowing the use of NFC for contactless payments. In addition, NFC can be effectively used in business (organization of access systems, interactive advertising, electronic business cards, detailing product information) and everyday life (smart home management, door lock unlocking, quick synchronization of devices, integration of NFC tags in pet collars, etc.).

The authors created software for data transfer between a Raspberry mini-computer and a smartphone. The work considers the technologies used in the development of a system prototype using the NFC standard and demonstrates the application of the system in the example of data transfer between a Raspberry Pi 4 mini-computer with a PN532 module and a smartphone.

NFC technology is one of the technologies that has been intensively developed and implemented over the last decade. It has a wide range of applications in everyday life and business, it is supported by bank terminals and ATMs, bank cards, tablets and smartphones. Important advantages of NFC are the exchange of files and data with other devices, compact size of the controller, economy in energy consumption, low connection establishment time (about 0,1 seconds), low cost, wide range of applications, versatility. The technology is safe and really useful, and its areas of use are not limited to contactless payment. Since the NFS protocol has a short range, it is protected from most remote attacks.

The work describes the principle of NFC technology and compares this technology with other technologies with the same functionality. A software prototype was created for data transfer between a Raspberry mini-computer and a smartphone. A number of tests were conducted to check the functionality of the data storage and processing system. Therefore, it can be concluded that this system prototype fulfills the main function of a system of effective safe wireless data transmission and storage and has wide application possibilities in various fields, which allows to ensure the convenience and efficiency of interaction between devices and people.

Keywords: RFID -- Radio Frequency Identification, NFC -- Near Field Communication, NFC Tag, wireless technologies, technological innovation, Raspberry Pi Computer.

Вступ

Бездротовий зв'язок є одним з важливих засобів передачі даних або інформації на інші пристрої. Після встановлення зв'язку інформація передається по повітрю, не вимагаючи кабелів, за допомогою електромагнітних хвиль в мережі бездротових комунікаційних технологій.

У сьогоденні необхідність у бездротових мережах передачі даних, що забезпечують доступ до інформації без прив'язки до конкретного робочого місця, надзвичайно висока. Однією із рушійних сил їх розвитку є стрімке збільшення кількості мобільних пристроїв, із наявними в них різних типів безпровідних технологій. Крім того, бездротовим рішенням немає альтернатив там, де неможливо забезпечити дротове підключення, або ж його вартість занадто висока і вимагає багато часу.

NFC (Near Field Communication) є однією із технологій бездротового зв'язку малого радіуса дії, яка забезпечує просту і безпечну передачу даних між електронними пристроями [1, 2, 3].

Технологія NFC забезпечує зв'язок на основі технології RFID та інфраструктури ISO/IEC 14443. Дана технологія працює в трьох режимах (reader/writer, peer-to-peer, card emulation) з радіочастотним діапазоном 13,56 МГц, де зв'язок відбувається між мобільним телефоном з доступною технологією NFC на одній стороні і, з іншого боку, NFC-тегом, NFC-мобільним пристроєм або NFC-зчитувачем.

Компанія Philips і Sony спільно впровадили технологію NFC для безконтактного зв'язку наприкінці 2002 року. Європейська організація ECMA International прийняла цю технологію як стандарт в грудні 2002 року. У 2004 році Nokia, Philips та Sony заснували форум NFC для просування технології NFC та її послуг [4].

Існує надзвичайно великий спектр застосувань NFC технології, наприклад оплата проїзду в громадському транспорті [5-8], продаж та підтвердження квитка на концерт чи футбольний матч [9], розблокування дверного замка офісу чи будинку [10], моніторинг якості продуктів харчування та їх інтелектуальне пакування [11], створення інтелектуальних постерів [12], моніторинг відвідування студентами навчальних занять [13] тощо. Проте одним із найчастіших застосувань NFC технології є безконтактна оплата [14, 15]. Дана технологія є ідеальним рішенням для безпечних транзакцій. Великий відсоток покупців надають перевагу безконтактній оплаті, використовуючи системи GooglePay, ApplePay або інші. Ці системи для оплати використовують технологію NFC. Перспективним є застосування технології NFC в медицині [16], зокрема для безконтактної технології зондування [17].

Мета статті обґрунтувати застосування технології NFC для безпровідної передачі даних між міні-комп'ютером Raspberry і смартфоном.

Результати

Технологія NFC та принцип її роботи. Near Field Communication (NFC) [3] - двонаправлена і короткодіапазонна технологія бездротового зв'язку, заснована на радіочастотному полі з використанням базової частоти 13,56 МГц зі смугою пропускання не більше 425 Кбіт/с. Технологія NFC використовується для обміну даними між двома пристроями за допомогою простого сенсорного жесту.

Поінформованість користувачів має важливе значення для виконання зв'язку NFC. Користувач за допомогою мобільного телефону першим взаємодіє зі смарт-об'єктами, такими як NFC-мітка, NFC- читач, або інший мобільний телефон із NFC. Після того мобільний пристрій може використовувати отримані дані і, таким чином, може додатково використовувати мобільні послуги, такі як відкриття веб-сторінки або підключення до веб-служби.

Пристрої, що використовують стандарт NFC поділяються на пасивні та активні. Пасивні пристрої NFC містять мітки та інші невеликі передавачі, які можуть передавати інформацію на інші пристрої NFC без власного джерела живлення. Однак вони не обробляють жодної інформації, переданої з інших джерел і не можуть підключитися до інших пасивних компонентів. Вони часто мають форму інтерактивних вивісок.

Активні пристрої можуть як відправляти, так і приймати дані, а також можуть взаємодіяти як і з активними, так і з пасивними пристроями. Смартфон - це, безумовно, найпоширеніша форма активного пристрою NFC. Прикладом цієї технології також є зчитувачі карт громадського транспорту і сенсорні платіжні термінали.

Так само, як Bluetooth і Wi-Fi, а також всі інші бездротові сигнали, NFC працює за принципом передачі інформації по радіохвилях. NFC - це ще один стандарт бездротової передачі даних. Це означає, що пристрої повинні відповідати певним специфікаціям, щоб правильно взаємодіяти один з одним. Технологія, що використовується в NFC, базується на ідеях RFID (радіочастотної ідентифікації), які використовують електромагнітну індукцію для передачі інформації. Це є однією з істотних відмінностей між NFC і Bluetooth, або Wi-Fi. NFC може використовуватися для живлення електричним струмом пасивних компонентів, а також просто для надсилання даних. Це означає, що пасивні пристрої не вимагають власного джерела живлення. Замість цього вони можуть отримувати живлення від електромагнітного поля, що створюється активним NFC-пристроєм, коли він входить в зону дії. На жаль, технологія NFC не забезпечує достатньої індуктивності для заряджання смартфонів.

За допомогою NFC можна відправляти дані зі швидкістю 106, 212 або 424 кілобіт за секунду. Це досить швидко для реальної передачі інформації (від контактних даних до обміну мультимедійними даними).

Залежно від способу взаємодії технологія NFC працює в трьох режимах роботи: читання/запису (reader/writer), двонаправленого тимчасового зв'язку (peer-to-peer) і емуляції карт (card emulation). Кожен режим роботи використовує свої специфічні комунікаційні інтерфейси (ISO/IEC 14443, FeliCa, NFCIP-1) на рівні радіочастот.

Багато додатків в галузі охорони здоров'я, освіти, геолокаційних служб, віддалених служб, соціальних мереж і розваг створені з використанням режиму читання/запису.

Режим читання/запису призначений для зв'язку мобільного телефона з підтримкою NFC з міткою NFC з метою зчитування даних з мітки або запису даних на мітку. Цей режим внутрішньо визначає два різних режими: режим читання і режим запису. У режимі читання ініціатор зчитує дані з NFC-мітки, яка містить необхідні дані. У режимі запису мобільний телефон виступає як ініціатор і записує дані на тег. Якщо тег вже містить будь-які дані до початку процесу запису, він перезаписується. Алгоритм може бути також сконструйований таким чином, що ініціатор буде оновлювати, змінюючи раніше існуючі дані, а не перезаписувати їх.

Мобільний телефон може виконувати декілька дій після того, як він зчитує дані з тегу. Якщо тег зберігає URL-адресу, телефон може запустити веб-браузер і відобразити отриману веб-сторінку. Особливості мобільних телефонів, такі як обчислювальна потужність, аудіо/відео можливості і доступ до інтернет мережі, надають широкі можливості як для користувачів, так і для постачальників послуг, коли використовується режим читання/запису.

Режим двонаправленого тимчасового зв'язку (peer-to-peer) дозволяє двом мобільним пристроям з підтримкою NFC обмінюватися такою інформацією, як контактний запис, текстове повідомлення або будь-які інші дані. Це дозволяє двом пристроям з підтримкою NFC обмінюватися різною інформацією один з одним. В цьому режимі обидва пристрої перемикаються між активним при відправленні даних і пасивним при отриманні. Даний режим має два стандартизованих варіанти: інтерфейс NFC із протоколом (NFCIP-1) або протокол управління логічним зв'язком (Logical Link Control Protocol, LLCP).

NFCIP-1 використовує переваги парадигми ініціатор-ціль, в якій ініціатор і цільові пристрої визначаються до початку зв'язку. Однак ці пристрої ідентичні в комунікаціях LLCP. Після початкового з'єднання рішення приймає додаток. Через вбудоване живлення мобільних телефонів обидва пристрої знаходяться в активному режимі під час зв'язку. Дані передаються по двонаправленому напівдуплексному каналу: коли один пристрій передає, інший повинен слухати і повинен почати передавати дані після того, як перший з них завершить роботу. Можливі швидкості передачі даних в цьому режимі становлять 106, 212 і 424 Кбіт/с.

Режим емуляції карт надає можливість мобільному пристрою з підтримкою NFC функціонувати як безконтактна смарт-карта. Мобільний пристрій може зберігати декілька безконтактних додатків для смарт-карт на одній і тій же смарт-карті. Найбільш поширеними прикладами емульованих безконтактних смарт-карт є кредитні та дебетові картки.

У цьому робочому режимі мобільний телефон з підтримкою NFC не генерує своє власне радіочастотне поле, замість цього пристрій зчитування NFC створює це поле. Підтримуються такі комунікаційні інтерфейси для режиму емуляції карт: ISO/IEC 14443 Type A і Type B, а також FeliCa.

Дослідження показали, що з розвитком технології NFC мобільні телефони стали більш безпечними, більш швидкими і більш зручними інструментами передачі даних. Адже технологія NFC забезпечує простоту транзакцій і дозволяє швидко та безпечно обмінюватися інформацією, що створює нові можливості для різних зацікавлених сторін. Наприклад, надаючи мобільним операторам, банкам, транспортним операторам і торговцям більш швидкі транзакції, меншу кількість операцій з готівкою і нові операторські послуги [14, 18].

NFC у порівнянні із RFID, Bluetooth. RFID (Radio Frequency Identification) - це технологія бездротового зв'язку для обміну даними між зчитувачем RFID та електронною RFID-міткою за допомогою радіохвиль. RFID вперше була запатентована в 1983 році і є попередником NFC [19].

RFID-мітки прикріплюються до об'єкта, в основному, для цілей ідентифікації та відстеження. Як мінімум, система RFID містить мітку, зчитувач і антену. Зчитувач посилає сигнал на мітку через антену, і мітка відповідає своєю унікальною інформацією. RFID працює в різних частотах для кожної з яких властивий свій набір стандартів і протоколів. RFID-мітки є активними або пасивними.

Активні RFID-мітки мають власне джерело живлення, що дає їм можливість забезпечувати зв'язок з дальністю зчитування до 100 метрів. Їх великий діапазон зчитування робить активні RFID- мітки ідеальними для багатьох галузей промисловості, де важливо швидко сканувати велику кількість елементів або знайти конкретний елемент, що оточений множиною інших елементів. Адже RFID-мітки не потрібно сканувати безпосередньо за допомогою лазерного сканера. Замість цього їх можна зчитати, помістивши мітку в зону дії радіопередавача RFID.

Пасивні RFID-мітки не мають власного джерела живлення. Вони живляться від електромагнітної енергії, переданої від зчитувача RFID. Оскільки радіохвилі повинні бути достатньо сильними, щоб живити мітки, пасивні RFID-мітки мають діапазон зчитування до 25 метрів.

NFC і RFID тісно пов'язані технології безпровідного зв'язку, які використовуються для великої кількості додатків, таких як контроль доступу, відстеження вантажів і безконтактних платежів. NFC є продовженням високочастотного RFID стандарту. Тому NFC має багато спільних фізичних властивостей, таких як однаковий спосіб зв'язку з RFID і вміння спілкуватися без прямої видимості.

Існують, однак, три ключові відмінності:

• NFC здатна на двосторонній зв'язок і тому може бути використана для більш складної взаємодії, такі як емуляція карт і обмін даними (peer-to-peer).

• NFC обмежена на дальність зчитування;

• одномоментно може бути відсканована тільки одна NFC-мітка.

Ці властивості розроблені для забезпечення безпечних мобільних платежів, і саме з цієї причини технологія NFC обмежена на дальність зчитування. Важливо, що технологія NFC тепер доступна в більшості мобільних телефонів, і це, мабуть, є найважливішою відмінністю між NFC і RFID.

Якщо порівнювати технологію NFC та Bluetooth, то є кілька важливих технічних відмінностей між ними, які, за певних обставин, дають деякі істотні переваги NFC над Bluetooth. Основний аргумент на користь NFC полягає в тому, що ця технологія вимагає набагато меншого енергоспоживання, ніж Bluetooth. Це робить NFC ідеальною технологією для пасивних пристроїв, таких як рекламні теги, оскільки вони можуть працювати без основного джерела живлення.

Однак низьке енергоспоживання має низку істотних недоліків. Зокрема, дальність передачі значно менша, ніж у Bluetooth. У той час як NFC має діапазон близько 10 см, з'єднання Bluetooth можуть передавати дані на відстань до 10 метрів і більше від джерела. Ще одним недоліком є те, що передача даних за допомогою NFC є повільнішою ніж Bluetooth. NFC передає дані з максимальною швидкістю 424 Кбіт/с в порівнянні з 2,1 Мбіт/с у Bluetooth 2.1 або близько 1 Мбіт/с у Bluetooth Low Energy, що споживає значно менше енергії ніж її стандартний аналог.

Коротка дальність дії між пристроями, які підключені за допомогою NFC, насправді є корисною в «переповнених» місцях, адже запобігає перешкодам, викликаним присутністю інших пристроїв і спробам зв'язатися. Bluetooth може мати проблеми з перешкодами при спробі передачі сигналів між двома пристроями, особливо, коли декілька інших пристроїв знаходяться близько один до одного.

Ще одна перевага технології NFC полягає в простоті використання і швидкості підключення. Bluetooth вимагає від користувачів ручного налаштування з'єднань між пристроями і займає декілька секунд. Через використання індуктивного зв'язку та відсутності ручного сполучення, NFC-з'єднання між двома пристроями займає менше однієї десятої секунди. Хоч користувачі повинні бути близько один до одного, щоб використовувати технологію NFC, проте це швидше і простіше, ніж з'єднання Bluetooth. Сучасний пристрій з підтримкою Bluetooth підключається досить швидко, проте NFC технологія є більш зручною для певних сценаріїв, наприклад для здійснення мобільних платежів [14].

Сучасні розробки в області Bluetooth, Bluetooth Low Energy технологій, орієнтовані на низьке енергоспоживання і використовують ще менше енергії ніж NFC. Отже, технології Bluetooth і NFC можуть продовжувати працювати разом, взаємодоповнюючи одна одну, щоб дозволити користувачу задовольнити свої потреби при передачі даних.

Програмне забезпечення. Програмне забезпечення створено для прототипу системи зберігання і обробки даних за допомогою технології NFC.

Послідовність операцій, які реалізовані у даному програмному забезпеченні:

створення двонаправленого тимчасового зв'язку (peer-to-peer) між двома мобільними пристроями;

кодування і конвертація даних у формат NDEF;

передача даних у форматі NDEF із одного пристрою на інший, за допомогою безконтактної технології NFC.

Для забезпечення передачі даних за допомогою технології NFC, в даній системі використано міні-комп'ютер Raspberry Pi із модулем сканера RFID/NFC V3 на основі плати PN532. Смартфон у свою чергу використовується як отримувач даних.

Raspberry Pi - одноплатний комп'ютер, розроблений британським фондом Raspberry Pi Foundation [20]. Історія Raspberry Pi розпочинається з травня 2011 року, коли Девід Бребен презентував незвичайний пристрій, який мав розмір USB-флеш накопичувача. Комп'ютер планувався як пристрій для вивчення програмування, однак здобув популярність і в інших сферах -- зокрема, на його основі створюють домашні медіацентри. При розробці комп'ютера основну роль відіграла низька вартість продукту, адже при презентації прототипу вимога компанії полягала в тому, що вартість готового ПК не повинна перевищувати 35 доларів [21].

Для даної системи авторами використано модель четвертого покоління Raspberry Pi 4B, яка запропонована 23 червня 2019 року. Попри збережені габарити, в інших параметрах система зазнала істотних змін в порівнянні із попередньою моделлю Raspberry Pi 3B+. Нова серія побудована на основі системи на кристалі (SoC) BCM2711, в якій використаний чотириядерний процесор 1.5GHz ARM Cortex-A72 з тактовою частотою 1,5 ГГц. Цей мікропроцесор має підтримку стандартного ARM GIC (Generic Interrupt Controller), що істотно пришвидшує роботу систем віртуалізації. Четверта серія доступна в трьох конфігураціях оперативної пам'яті: 1, 2 та 4 Гб оперативної пам'яті стандарту LPDDR4. Для даної системи обрано версію із 4 Гб оперативної пам'яті.

Підтримка Wi-Fi залишилась на рівні стандарту 802.11ac, але на відміну від попередньої серії додана підтримка Bluetooth версії 5.0.

На відміну від попередньої серії, мережевий адаптер Gigabit Ethernet працює на повну пропускну здатність та необмежений 300 Мбіт/с шлюзу USB 2.0 в третій серії.

Замість одного порту HDMI нова серія має два порти micro-HDMI. Здатна виводити сигнал в форматі HDMI 2.0 4K@60 Гц на один монітор, або 4K@30 Гц на два монітори та відтворювати відео в форматі 4K.

У першому кварталі 2020 року, під час пандемії коронавірусу, попит на комп'ютери Raspberry Pi значно зріс, насамперед через збільшення кількості працівників, які працюють віддалено, а також через використання Raspberry Pi Zeros в апаратах штучної вентиляції легень для пацієнтів. У березні 2020 року продаж Raspberry Pi досяг 640 000 одиниць, даний показник став другим за кількістю продажів в історії компанії [20].

Модуль NFC на основі мікросхеми NXP PN532, контролера на базі ядра 80С51 підтримує три інтерфейси зв'язку: I2C, SPI і HSU (Highspeed UART). Доступні три режими роботи: RFID (читання/запис), P2P (peer-to-peer) і NFC для роботи зі смартфонами.

Програмне забезпечення створено мовою програмування Python із використанням додаткових бібліотек, зокрема libnfc-1.7.1, nfcpy 1.0.3 та ndef 0.2.

Бібліотека nfcpy реалізує специфікації форуму NFC для бездротового обміну даними на коротких відстанях з пристроями NFC і тегами. Вона створена мовою програмування Python і спрямована на створення простої у використанні, але потужної платформи для додатків, що інтегрують NFC [22].

Бібліотека ndef надає методи кодування і декодування повідомлень і записів у форматі NDEF відповідно до технічної специфікації форуму NFC. Її основна мета - забезпечити всебічну перевірку повідомлень NDEF. Вона використовується для перевірки повідомлень перед їх записом в реальний тег [23].

Для обміну текстовими даними використано формат даних NDEF, який забезпечує безпечну передачу закодованого тексту.

NDEF - це формат даних для обміну інформацією між пристроями NFC, а саме між активним пристроєм NFC і пасивною міткою або між двома активними пристроями NFC. Специфікація NDEF - це стандарт, який визначається форумом NFC. Обмін повідомленнями NDEF відбувається, коли пристрій NFC знаходиться біля тегу NFC: повідомлення NDEF приймається від тегу NFC або від протоколу управління логічним зв'язком NFC Forum (LLCP). Формат даних у всіх випадках однаковий.

NDEF має двійковий формат повідомлень, який інкапсулює одне або кілька корисних навантажень, визначених додатком, в одне повідомлення. Повідомлення NDEF містить один або кілька записів NDEF. Максимальна кількість записів NDEF, які можуть бути перенесені є необмеженою [24].

Результати тестування

За допомогою створеного програмного забезпечення проведено тестування передачі даних. Для забезпечення наочності даної системи, на смартфоні Apple iPhone використано застосунок NFC Tap версії 2.3.1 від STMicroelectronics, у якому передбачена можливість отримання даних у форматі NDEF. На початковій сторінці застосунку NFC Tap передбачено можливість зчитування тегів і даних у форматі NDEF. Окрім цього, користувач може переглянути список прочитаних, створених і збережених NDEF даних. Початкова сторінка застосунку зображена на рис.1.

Для зчитування даних у форматі NDEF потрібно натиснути на кнопку Read NDEF, після чого на екрані смартфону спливаюче вікно повідомляє, що пристрій готовий сканувати NFC тег (рис.2). Після сканування зчитані дані відображаються на сторінці NDEF List. На рис. 3 наведено приклад порожнього списку.

Рис.1. Початкова сторінка застосунку nfctap.

Рис. 2. Спливаюче вікно, яке вказує на те, що смартфон готовий сканувати nfc тег.

Розглянемо роботу системи передачі даних на прикладі посилання на інформаційний ресурс Інституту прикладної математики та фундаментальних наук Національного університету “Львівська політехніка” з використанням міні-комп'ютера Raspberry Pi 4 із модулем PN532 як передавача.

Рис. 3. Порожній список зчитаних даних.

За допомогою команди python3 beam.py sendlink https://lpnu.ua/imfn запускаємо створене програмне забезпечення. Водночас, на смартфоні вмикаємо режим сканування NDEF даних за допомогою програми NFC Tap і підносимо смартфон до модуля PN532. За лічені секунди, необхідні дані відображаються у списку зчитаних даних (рис 4.).

Розроблене програмне забезпечення передбачає можливість передачі різних типів даних за допомогою протоколу Simple NDEF Exchange Protocol (SNEP), зокрема передача посилання, тексту та медіафайлу.

Рис. 4. Список зчитаних передачі посилання на веб-сайт

безконтактний мінікомп'ютер смартфон

Висновки

NFC технологія є однією з технологій, яка за останнє десятиліття інтенсивно розвивається та впроваджується. Вона має широкий спектр застосувань у побуті та бізнесі, її підтримують банківські термінали та банкомати, банківські картки, планшети та смартфони. Важливими перевагами NFC є обмін файлами і даними з іншими пристроями, компактні розміри контролера, економічність у споживанні енергії, низький час встановлення з'єднання (близько 0,1 секунди), низька вартість, широкий спектр застосування, універсальність. Технологія безпечна і справді корисна, а її сфери використання не обмежуються безконтактною оплатою. Оскільки NFС протокол має малий радіус дії, то він захищений від більшості дистанційних атак.

У роботі описано принцип роботи технології NFC та виконано порівняння даної технології з іншими технологіями з однотипним функціональними можливостями. Створено прототип програмного забезпечення для передачі даних між міні-комп'ютером Raspberry і смарфоном. Проведено ряд тестувань для перевірки функціональності системи зберігання і обробки даних. Тому можна зробити висновок, що даний прототип системи виконує основну функцію системи ефективної безпечної безпровідної передачі і зберігання даних та має широкі можливості застосування в різних галузях, що дозволяє забезпечити зручність та ефективність взаємодії між пристроями та людьми. Зважаючи на потенціал технології NFC, перспективними напрямкам досліджень є: покращення безпеки: покращення методів шифрування та аутентифікації для забезпечення безпеки безконтактних транзакцій. Це включає вдосконалення протоколів обміну даними, методів ідентифікації користувачів та захисту від кібератак;

розширення функціональності: розробка нових застосувань технології NFC, таких як інтеграція з медичними пристроями для моніторингу здоров'я або з вбудованими системами контролю доступу для полегшення автоматичного входу в будівлі;

оптимізація енергоспоживання: розробка методів оптимізації енергоспоживання в пристроях, що підтримують NFC, щоб збільшити тривалість їх роботи та знизити витрати енергії;

інтеграція з іншими технологіями: дослідження способів інтеграції технології NFC з іншими бездротовими комунікаційними технологіями, такими як Bluetooth та Wi-Fi, для створення більш комплексних систем взаємодії;

аналіз впливу на економіку: дослідження впливу впровадження технології NFC на економіку, включаючи збільшення швидкості та зручності платежів, зменшення витрат на обслуговування платіжних систем та розвиток нових ринків послуг і товарів;

аналіз використання в різних культурних контекстах: дослідження специфіки використання технології NFC в різних культурних та соціальних контекстах.

Ці напрямки досліджень можуть сприяти подальшому розвитку технології NFC та розширенню її застосувань у різних сферах життя.

Список використаних джерел

1. Coskun V., Ozdenizci B., Ok K. A Survey on Near Field Communication (NFC) Technology. Wireless Personal Communications. 2013. Vol. 71. P. 2259-2294.

2. Rahul A., Rao S., Raghu, M.E. Near field communication (NFC) technology: a survey. International Journal on Cybernetics & Informatics (IJCI). 2015. Vol 4, № 2. P.133-144.

3. Coskun V., Ok K., Ozdenizci B. Near field communication (NFC): From theory to practice. John Wiley & Sons. 2011.

4. NFC-Forum. (2024).

5. Alan U.D., Birant D. Server-based intelligent public transportation system with NFC. IEEE Intelligent Transportation Systems Magazine. 2018. Vol. 10, № 1. P. 30-46.

6. Liebana-Cabanillas F., Molinillo S., Ruiz-Montanez M. To use or not to use, that is the question: Analysis of the determining factors for using NFC mobile payment systems in public transportation. Technological Forecasting and Social Change. 2019. Vol. 139. P.266-276.

7. Zadorozhnyi Z.M., Muravskyi V., Shesternyak M., Hrytsyshyn A. Innovative NFC-validation system for accounting of income and expenses of public transport enterprises. Marketing i menedzment innovacij. 2022. № 1. P.84-93.

8. Vives-Guasch A., Payeras-Capella M.M., Mut-Puigserver M., Castella-Roca J., Ferrer- Gomila J.L. A secure e-ticketing scheme for mobile devices with near field communication (NFC) that includes exculpability and reusability. IEICE TRANSACTIONS on Information and Systems. 2012. Vol. 95, № 1. P.78-93.

9. Nykyforuk L. Contactless Ticketing: Is It Worth It?

10. Vagdevi P., Nagaraj D., Prasad G.V. Home: IOT based home automation using NFC. In 2017 international conference on I-SMAC (IoT in social, mobile, analytics and cloud) (I-SMAC). IEEE. 2017. P. 861-865.

11. Escobedo P., Bhattacharjee M., Nikbakhtnasrabadi F., Dahiya R. Flexible strain and temperature sensing NFC tag for smart food packaging applications. IEEE Sensors Journal. 2021. Vol. 21, № 23. P.26406-26414.

12. Boes K., Borde L., Egger R. The acceptance of NFC smart posters in tourism. In Information and Communication Technologies in Tourism 2015: Proceedings of the International Conference in Lugano, Switzerland, February 3-6, 2015. Springer International Publishing. P.345-447.

13. Bueno-Delgado M.V., Pavon-Marino P., De-Gea-Garcia A., Dolon-Garcia A. The smart university experience: An NFC-based ubiquitous environment. In 2012 Sixth International Conference on Innovative Mobile and Internet Services in Ubiquitous Computing. IEEE. 2012.P.799-804.

14. Raina V.K. NFC Payment Systems and the New Era of Transaction Processing. IGI Global. 2017.

15. Zhao H., Anong S.T., Zhang L. Understanding the impact of financial incentives on NFC mobile payment adoption: An experimental analysis. International Journal of Bank Marketing. Vol. 37, № 5. 2019. P.1296-1312.

16. Al-Turjman F., Nawaz M.H., Ulusar U.D. Intelligence in the Internet of Medical Things era: A systematic review of current and future trends. Computer Communications. 2020. Vol. 150. P.644-660.

17. Olenik S., Lee H.S., Guder F. The future of near-field communication-based wireless sensing. Nature Reviews Materials. 2021. Vol. 6. P.286-288.

18. Coskun V., Ok K., Ozdenizci B. Professional NFC Application Development for Android. Wiley. 2013.

19. Hunt V.D., Puglia A., Puglia M.. RFID: A Guide to Radio Frequency Identification. Wiley. 2007.

20. Raspberry Pi.

21. Raspberry Pi -- повноцінний комп'ютер за 10$.

22. Python module for Near Field Communication.

23. NDEF (NFC Data Exchange Format) parser and verifier.

24. About the NDEF Format.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Поняття комп'ютерної мережі як спільного підключення окремих комп’ютерів до єдиного каналу передачі даних. Сутність мережі однорангової та з виділеним сервером. Топології локальних мереж. Схема взаємодії комп'ютерів. Проблеми передачі даних у мережі.

    курсовая работа [605,0 K], добавлен 06.05.2015

  • Апаратна організація Web-серверу гнучкої комп’ютеризованої системи в середовищі Linux Debian. Забезпечення обміну даними між персональним комп’ютером і зовнішніми вимірювальними приладами, прийом/передача даних крізь USB-інтерфейс в системи обміну даними.

    дипломная работа [3,3 M], добавлен 25.10.2012

  • Вивчення технології Frame Relay - високошвидкісної передачі даних, яка вміщує в собі характеристики, які роблять технологію ідеальним рішенням для передачі імпульсного трафіку. Аналіз можливостей використання технології в сучасних конвергованих мережах.

    курсовая работа [534,2 K], добавлен 07.03.2010

  • Порівняння характеристик топології мережі передачі даних, таких як: діаметр, зв’язність, ширина бінарного поділу та вартість. Загальний опис механізмів передачі даних – алгоритмів маршрутизації, а також методів передачі даних між процесорами мережі.

    курсовая работа [167,3 K], добавлен 20.06.2015

  • Характеристика програмної взаємодії людини з комп'ютером. Визначення функціональних та експлуатаційних потреб при голосовому управлінні. Реалізація програмного забезпечення. Розробка тестів та тестування системи. Аналіз ефективності даної програми.

    курсовая работа [2,8 M], добавлен 15.10.2014

  • Проектування бази даних відділу кадрів, її внутрішня структура, зміст таблиць та запитів. Особливості практичного використання бази даних відділу кадрів підприємства, що вивчається. Вимоги до робочого місця при роботі за комп’ютером, рекомендації.

    отчет по практике [748,5 K], добавлен 26.03.2015

  • Розгляд процесу автоматизації бази даних для довідника астронома. Основи реляційних баз даних для проектування інформаційних систем. Застосування тригерів для забезпечення цілісності даних і реалізації складної бізнес–логіки в системних процедурах.

    курсовая работа [22,3 K], добавлен 12.03.2019

  • Функції інформаційної системи. Аналіз функцій системи управління базами даних: управління транзакціями і паралельним доступом, підтримка цілісності даних. Аналіз системи MySQL. Елементи персонального комп’ютера: монітор, клавіатура, материнська плата.

    дипломная работа [1,2 M], добавлен 15.05.2012

  • Аналіз аналогової системи передачі. Порівняння завадостійкості системи зв’язку. Розрахунок інформаційних характеристик системи передачі. Декодування коректуючого коду. Шифрування кодами Цезаря та Віженера. Структурна схема цифрової системи передачі.

    курсовая работа [1,7 M], добавлен 15.04.2013

  • Опис інтерфейсу паралельного порту Centronics, який має 25-контактний 2-рядний роз'єм DB-25-female. Швидкість передачі даних, фірмові розширення. Розгляд BIOS для LPT-порту. Опис програмного середовища. Приклад виконання програми, блок-схема алгоритму.

    курсовая работа [1,2 M], добавлен 23.04.2014

  • Використання баз даних та інформаційних систем. Поняття реляційної моделі даних. Ключові особливості мови SQL. Агрегатні функції і угрупування даних. Загальний опис бази даних. Застосування технології систем управління базами даних в мережі Інтернет.

    курсовая работа [633,3 K], добавлен 11.07.2015

  • Распространение одноплатных компьютеров. Основные преимущества материнской платы ATX по сравнению с SBC. Поддержка ЖК-панелей. Оптимизированные свободные операционные системы. Технические характеристики Raspberry Pi, Oval Elephant, Waysmall Silverlode.

    курсовая работа [1,9 M], добавлен 01.04.2013

  • Інтернет як система об'єднаних комп'ютерних мереж для зберігання і передачі інформації. Літературні джерела щодо сутності баз даних та їх функціонування. Порівняльний аналіз MySQL, Oracle та Microsoft Access. Створення бази даних за допомогою MySQL.

    курсовая работа [1,5 M], добавлен 05.02.2014

  • Поняття бази даних та основне призначення системи управління. Access як справжня реляційна модель баз даних. Можливості DDE і OLE. Модулі: Visual Basic for Applications програмування баз даних. Система управління базами даних Microsoft SQL Server 2000.

    реферат [41,2 K], добавлен 17.04.2010

  • Розрахунок часових затримок для формування імпульсів у програмі передачі даних через послідовний порт мікроконтролера, а також розрахунок швидкості передачі даних через послідовний порт. Алгоритм підпрограми обробки переривань від послідовного порту.

    курсовая работа [29,9 K], добавлен 07.06.2010

  • Створення операційної системи UNIX. Історія створення і розвитку протоколів ТСР/ІР. Протокол транспортного рівня. Логічний комунікаційний канал між джерелом і отримувачем даних без встановлення зв’язку. Протокол взаємодії з сервером доменних імен.

    контрольная работа [23,1 K], добавлен 18.05.2009

  • Електронна база даних як послідовність даних заданої структури, записана на магнітний диск комп'ютера, її типи, основні та невід'ємні властивості. Призначення та оцінка можливостей системи управління. Моделі даних та головні принципи їх функціонування.

    презентация [352,2 K], добавлен 04.12.2014

  • Аналіз поточного стану з впровадження технології WiMAX в місті Черкаси. Структура широкосмугового бездротового мережі передачі даних. Розрахунок дальності поширення радіохвиль, кількість базових станцій, необхідних для повного покриття території міста.

    статья [246,7 K], добавлен 07.02.2018

  • Поняття комп'ютерної мережі як системи зв'язку між двома чи більше комп'ютерами через кабельне чи повітряне середовище. Середовище передачі у комп'ютерних мережах. Передумови інтенсивного розвитку мережних технологій. Мережні сервіси, класифікація мереж.

    реферат [20,8 K], добавлен 13.11.2013

  • Технології комплексної комп'ютеризації сфер промислового виробництва. Уніфікація і стандартизація специфікацій промислової продукції на всіх етапах її життєвого циклу. Застосування CALS-технологій в виробництві. Проектування архітектури CALS-системи.

    реферат [73,5 K], добавлен 23.01.2012

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.