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实验11NFC通信实验-V201703171.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3.1NFC简介NFC是NearFieldCommunication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(Cardemulation):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(P2Pmode):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/writermode):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3.3.1Normalinformationframe：正常信息数据帧格式3.3.2Extendedinformationframe：扩展信息数据帧格式3.3.3ACKframe：应答数据帧格式3.3.4NACKframe：非应答数据帧格式3.3.5Errorframe：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：abcd3.5.1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：0000FF07F9D44001313233342100其中，31323334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：0000FF03FDD412140600返回：0000FF00FF000000FF02FED5131800第三步：发送打开天线指令发送：0000FF04FCD4320101F800返回：0000FF00FF000000FF02FED533F800第四步：发送重复次数配置指令发送：0000FF06FAD43205FFFFFFF800返回：0000FF00FF000000FF02FED533F800第五步：发送检测从机信号指令发送：0000FF0AF6D45600010100FFFF000FC700返回：0000FF00FF000000FF17E90001123456789ABCDEFF00000000000903123456786C00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：0000FF07F9D44001313233342100返回：0000FF06FAD48E616263641400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：0000FF03FDD44400E800返回：0000FF00FF000000FF03FDD54500E600第八步：发送释放设备指令发送：0000FF03FDD45200DA00返回：0000FF00FF000000FF03FDD55300D8003.5.2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：0000FF06FAD48E616263641400其中，61626364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：0000FF03FDD412140600返回：0000FF00FF000000FF02FED5131800第三步：发送关闭天线指令发送：0000FF04FCD4320100F900返回：0000FF00FF000000FF02FED533F800第四步：发送启动目标端指令发送：0000FF2BD5D48C0208001234564001FE123456789012C0C1C2C3C4C5C6C70FAB123456789ABCDEFF0000041234567800D000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：0000FF02FED486A600返回：0000FF07F9D44001313233342100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：0000FF06FAD48E616263641400第七步：发送释放设备指令：发送：0000FF03FDD45200DA00第八步：发送休眠指令：发送：0000FF03FDD416F026004.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4.2.2NFC&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4.2.3NFC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12345应输入123405（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**