一種基於樹莓派的NFC行動裝置的製作方法

2023-08-08 06:55:11

本實用新型涉及行動裝置，更具體而言，本實用新型涉及一種基於樹莓派的NFC行動裝置。

背景技術：

近場通信(NFC)技術是由非接觸式射頻識別(RFID)及互聯互通技術整合演變而來，在單一晶片上結合感應式讀卡器、感應式卡片和點對點的功能，能在短距離內與兼容設備進行識別和數據交換。工作頻率為13.56MHz。但是使用這種手機支付方案的用戶必須更換特製的手機。

RFID技術的基本工作原理並不複雜：標籤進入磁場後，接收解讀器發出的射頻信號，憑藉感應電流所獲得的能量發送出存儲在晶片中的產品信息(無源標籤或被動標籤)，或者由標籤主動發送某一頻率的信號(Active Tag，有源標籤或主動標籤)，解讀器讀取信息並解碼後，送至中央信息系統進行有關數據處理。一套完整的RFID系統，是由閱讀器與電子標籤也就是所謂的應答器及應用軟體系統三個部份所組成，其工作原理是Reader發射一特定頻率的無線電波能量，用以驅動電路將內部的數據送出，此時Reader便依序接收解讀數據，送給應用程式做相應的處理。以RFID卡片閱讀器及電子標籤之間的通信及能量感應方式來看大致上可以分成：感應耦合及後向散射耦合兩種。一般低頻的RFID大都採用第一種式，而較高頻大多採用第二種方式。閱讀器根據使用的結構和技術不同可以是讀或讀/寫裝置，是RFID系統信息控制和處理中心。閱讀器通常由耦合模塊、收發模塊、控制模塊和接口單元組成。閱讀器和應答器之間一般採用半雙工通信方式進行信息交換，同時閱讀器通過耦合給無源應答器提供能量和時序。在實際應用中，可進一步通過Ethernet或WLAN等實現對物體識別信息的採集、處理及遠程傳送等管理功能。應答器是RFID系統的信息載體，應答器大多是由耦合元件(線圈、微帶天線等)和微晶片組成無源單元。

NFC這一飛速發展的新技術能通過無線信號在靠近的電子設備間進行數據傳輸。其可以在Android設備、Arduino微處理器平臺和嵌入式Linux設備上開發NFC應用程式。用NFC數據交換格式(NDEF)寫應用程式，通過PhoneGap、Arduino和node.js裡提供的NDEF函數從NFC標籤裡讀消息，或者與其他NFC設備交換數據。

樹莓派(Raspberry Pi)具有電腦的所有基本功能。它是一款基於ARM的微型電腦主板，以SD/MicroSD卡為內存硬碟，卡片主板周圍有1/2/4個USB接口和一個10/100乙太網接口，可連接鍵盤、滑鼠和網線，同時擁有視頻模擬信號的電視輸出接口和HDMI高清視頻輸出接口，以上部件全部整合在一張僅比信用卡稍大的主板上，具備所有PC的基本功能只需接通電視機和鍵盤，就能執行如電子表格、文字處理、玩遊戲、播放高清視頻等諸多功能。樹莓派可以基於ARM的Debian和Arch Linux的發行版作為其作業系統。支持Python作為主要程式語言，支持Java、BBC BASIC(通過RISC OS映像或者Linux的″Brandy Basic″克隆)、C和Perl等程式語言.樹莓派的GPIO接口支持可擴展的Arduino開發板。

NFC手機是指帶有NFC模塊的手機。帶有NFC模塊的手機可以做很多相應的應用。主要有三種應用模式，它們分別是卡模式、NFC模式或者點對點模式、讀卡器模式。這三種工作模式適用於不同的應用場景。

Arduino是一款便捷靈活、方便上手的開源電子原型平臺。包含硬體(各種型號的Arduino板)和軟體(Arduino IDE)它構建於開放原始碼simple I/O介面版，並且具有使用類似Java、C語言的Processing/Wiring開發環境。主要包含兩個主要的部分：硬體部分是可以用來做電路連接的Arduino電路板；另外一個則是Arduino IDE，你的計算機中的程序開發環境。你只要在IDE中編寫程序代碼，將程序上傳到Arduino電路板後，程序便會告訴Arduino電路板要做些什麼了。Arduino能通過各種各樣的傳感器來感知環境，通過控制燈光、馬達和其他的裝置來反饋、影響環境。板子上的微控制器可以通過Arduino的程式語言來編寫程序，編譯成二進位文件，燒錄進微控制器。對Arduino的編程是利用Arduino程式語言(基於Wiring)和Arduino開發環境(基於Processing)來實現的。基於Arduino的項目，可以只包含Arduino，也可以包含Arduino和其他一些在PC上運行的軟體，他們之間進行通信(比如Flash，Processing，MaxMSP)來實現。

隨著網際網路的普及，手機作為網際網路最直接的智能終端，必將會引起一場技術上的革命，如同以前藍牙、USB、GPS等標配，NFC將成為日後手機最重要的標配，通過NFC技術，手機支付、看電影、坐地鐵都能實現，將在我們的日常生活中發揮更大的作用。而樹莓派作為只有信用卡大小的卡片式電腦，基於Linux的微型計算機，其是一個已經集成在一起的一個系統硬體平臺，有明確的實物與之對應。將樹莓派作為NFC技術的硬體平臺結合NFC近場通信的技術將達到不可預估的社會價值。

技術實現要素：

鑑於此，本實用新型提供了一種基於樹莓派的近場通信NFC行動裝置，其特徵在於，包含基於樹莓派的移動智慧型手機，包括樹莓派、顯示器、無線通信模塊、速度傳感器、攝像頭、GPS模塊、射頻傳感器、光強度模塊、NFC模塊，樹莓派分別連接顯示器、無線通信模塊，樹莓派分別與速度傳感器、攝像頭、GPS模塊、射頻傳感器、光強度模塊、NFC模塊相互連接，實時進行近場通信並能控制相關硬體設備。

優選地，所述基於樹莓派的NFC行動裝置還包括GPS模塊。

優選地，所述無線通信模塊是GSM模塊。

優選地，所述無線通信模塊是無線網卡。

根據在下文中所描述的附圖和實施例，本實用新型的這些和其它方面將是清楚明白的，並且將參考在下文中所描述的實施例而被闡明。

附圖說明

圖1是根據本實用新型優選實施例的基於樹莓派的NFC行動裝置。

具體實施方式

本實用新型旨在利用樹莓派微型計算機進行NFC近場通信技術的相關數據處理，並能最大限度地使NFC技術普遍應用於生產生活的各個方面。

如圖1所示，其包含基於樹莓派的移動智慧型手機，包括樹莓派、顯示器、GSM模塊、速度傳感器、攝像頭、GPS模塊、無線網卡、射頻傳感器、光強度模塊、NFC模塊。

樹莓派分別連接顯示器、GSM模塊、無線網卡，樹莓派分別與速度傳感器、攝像頭、GPS模塊、射頻傳感器、光強度模塊、NFC模塊相互連接。其能夠實時地進行NFC近場通信並能控制相關硬體設備諸如：WiFi模塊、攝像頭模塊遠程獲取圖像、GPS模塊進行衛星定位。當具有無線網的情況下使用無線網發送數據，當不具有無線網時通過GSM網絡發送數據，可以遠程控制數據採集處理，方便，容易操作。

本實用新型在以下領域的應用有著不可估量的社會效應。

·企業中的應用

各種有意使用智慧型手機作為下一代門禁卡的機構正在對NFC進行技術測試，通過樹莓派處理NFC和各硬體之間的交互數據。可以使這一種理想的企業應用成為現實。樹莓派讀卡器被廣泛用於建築門禁系統、學生ID讀卡器、追蹤員工籤到和出勤。員工還可以利用NFC智慧型手機和其它設備進入員工停車場或食堂並支付費用。NFC標籤可以被放置在會議室內部，與會者就可以在標籤前揮動自己的兼容手機使其靜音或打開Wi-Fi。

·政府部門的應用

政府還可以利用NFC來改善公共服務、提高運輸系統及其它。通過樹莓派設備使用NFC為居民提供更好的服務和改善生活質量。NFC技術的出現讓用戶可以用智慧型手機或行動裝置支付車費、進入停車場及支付費用、進入遊泳池或圖書館等公共設施。用戶可以通過樹莓派快速掃描手機進入火車站，還可以在隨處可見的NFC標籤上揮動設備獲取地圖、產品信息或服務。

·與零售購物體驗

NFC可以通過結合無線優惠券、會員卡和支付選擇擴展和提升現代購物體驗。消費者可以用個人應用程式掃描產品貨架上的NFC標籤，獲得關於該產品更加個性化的信息。舉個例子，如果你對堅果過敏，通過掃描產品，你的NFC設備能自動檢測出該產品是否含有堅果並做出提醒。通過觸碰NFC標籤來獲得信息、增加到購物籃、獲得優惠券和其它新的用途將對零售業產生越來越大的影響。用戶只需向樹莓派並用NFC兼容設備對它揮動一下，就能選擇各種數字產品，包括歌曲下載、電影、電子書和用於特定場所的優惠券。

·市場營銷

NFC技術對於現代市場營銷商有著深遠的影響。例如，用戶只需用NFC手機在裝有樹莓派進行NFC數據處理的海報、廣告、廣告牌或電影海報上揮一揮就可以立即獲得產品或服務的信息。

·安防領域應用

NFC是一項適用於門禁系統的技術，這種近距離無線通信標準能夠在幾釐米的距離內實現設備間的數據交換。NFC還完全符合管理非接觸式智慧卡的ISO標準，這是其成為理想平臺的一大顯著特點。通過使用配備NFC技術的手機攜帶可攜式身份憑證卡，然後以無線方式由樹莓派讀卡器讀取，用戶只需在樹莓派讀卡器前出示手機即可開門。NFC虛擬憑證卡的最簡單模式就是複製現行卡片內的門禁原則。手機將身份信息傳遞給樹莓派讀卡器，後者又傳送給現有的門禁系統，最後打開門。這樣，無需使用鑰匙或智慧卡，就可提供更安全、更便攜的方式來配置、監控和修改憑證卡安全參數，不僅消除了憑證卡被複製的風險，而且還可在必要時臨時分發憑證卡，若丟失或被盜也可取消憑證卡。

新一代智慧卡技術的發展，使得企業能夠通過將門禁和電腦桌面登錄整合到單一的身份識別樹莓派平臺，來保護設施、人員和資產。這種集成多應用的門禁解決方案不僅可用於傳統的證卡和讀卡器，還將用於行動裝置(包括手機)。這些手機使用無線近距離通信(NFC)技術來接收及出示以往寄存在非接觸式智慧卡的虛擬憑證卡，實現開門、電子支付和安全讀取數據等應用。NFC移動訪問設備具有智能特性，能夠驗證個人身份信息和其他相關訪問規則，從而降低了未來對門禁讀卡器(及門鎖)的智能性和連接功能的要求。此外，NFC手機將通過使用加密的安全通信發送認證信息至讀卡器，實現門禁的控出準入。這個過程中，樹莓派讀卡器只是需要解讀用於開門的加密命令。樹莓派讀卡器或鎖具未來可免連接到控制面板或伺服器，顯著降低讀卡器或鎖具的部署成本。融合門禁和電腦桌面登錄的集成多應用解決方案是門禁行業的大勢所趨，並正在創造大量新的市場機會。隨著此類解決方案不斷遷移到NFC智慧型手機等移動平臺，它們有機會成為客戶的首選方案。

應當理解，本實用新型的實施例並不限於所公開的特定實施例，對該實施例的修改和其他的實施例也意圖被包含在所附權利要求書的範圍內。儘管此處使用了特定術語，但是它們僅在通用和描述性意義上使用，而非為了限制的目的。