一種基於nfc手機的身份識別系統及方法
2023-09-20 21:55:50 1
一種基於nfc手機的身份識別系統及方法
【專利摘要】本發明公開了一種基於NFC手機的身份識別系統及方法，包括上位機控制模塊、通信模塊、閱讀器模塊、NFC手機設備。所述的上位機控制器模塊和網關之間的通信採用無線通信模式；所述的網關模塊的UART驅動模塊與主控制器的UART驅動模塊之間採用UART通信；所述的主控制器的SPI驅動模塊與射頻讀寫器模塊的SPI驅動模塊之間採用SPI通信；所述的射頻讀寫器模塊與其所在頻段的手機NFC標籤之間通過無線射頻場的方式進行數據通信。本發明解決了用戶丟棄傳統卡片，便於攜帶，節省資源等的問題。
【專利說明】一種基於NFC手機的身份識別系統及方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明屬於物聯網【技術領域】，涉及NFC領域，具體涉及一種基於NFC手機的身份識別系統及方法。
【背景技術】
[0002]NFCCNear Field Communication,近場通信)技術是由飛利浦公司發起，由諾基亞、索尼等著名廠商聯合主推的一項短距離無線通信技術，其利用磁場感應實現電子設備近距離之間的通信。因其傳輸的距離不超過10釐米的安全性通信而受到業界的關注。目前，市場上集成NFC功能的設備越來越多，以智慧型手機為例，其手機上集成NFC功能類似與手機上集成藍牙功能一般，已經成為手機的必備功能之一。NFC手機是指帶有NFC模塊的手機，其具有三種工作模式:讀卡器模式、卡模式和點對點通信模式。其中卡模式可以將手機模擬成一張非接觸卡，如門禁卡、銀行卡、公交卡等等。便於攜帶、查詢。為此，針對NFC技術所帶來的各種優勢，每個運營商的情況不一樣，其未來的新業務也不一樣，故而針對不同的運營商而言，基於NFC手機的閱讀器系統設計具有廣泛的市場前景。
【發明內容】
[0003]本發明提出了一種基於NFC手機的身份識別系統及方法，提供了一套完整的識另U、讀取機制。
[0004]本發明的技術解決方案是:
一種基於NFC手機的身份識別系統包括上位機控制模塊、通信模塊、閱讀器模塊和NFC手機設備。所述的上位機控制模塊採用手機或電腦；所述的通信模塊採用內網數據傳輸通道和外網數據傳輸通道；數據傳輸通道中的網關模塊包括ARM處理器STM8S105K6T6C、射頻晶片CCllOl ;所述的閱讀器模塊包括系統主控制器模塊和射頻讀寫模塊，其中系統主控制器模塊包括採用ARM處理器STM32S103V8T6 ;射頻讀寫模塊包括射頻識別晶片RC522和天線；所述的NFC手機設備包括包含NFC射頻模塊的NFC手機和安裝有手機卡模擬方式的NFC應用程式。
[0005]所述的上位機控制器模塊和通信模塊之間的通信採用無線通信模式；所述的通信模塊與ARM處理器STM32S103V8T6之間採用UART通信；所述的ARM處理器STM32S103V8T6與射頻讀寫模塊之間採用SPI通信；所述的射頻讀寫模塊與其所在頻段的NFC手機之間通過無線射頻場的方式進行數據通信。
[0006]所述的閱讀器模塊的系統主控制器模塊包括ARM處理器STM32S103V8T6，電阻R1、R2、R3、R4、R7、R9、R11、R12、R14、R15，晶振 Y1、Y2，電容 C13、C14、C24、C26、C28，主控晶片復位按鍵swl。ARM處理器STM32S103V8T6的90腳、77腳、72腳、76腳、89腳分別接電阻RUR2、R3、R4 的一端，電阻 R1、R2、R3、R4 的另一端接下載口 jtag_8 ;ARM 處理器 STM32S103V8T6的37腳和94腳分別接電阻R7和R12的一端，電阻R7和R12的另一端接地；ARM處理器STM32S103V8T6的47腳和48腳分別接電阻R9和Rll的一端，電阻R9和Rll分別接通信模塊中的ARM處理器STM8S105K6T6C的16腳和15腳；ARM處理器STM32S103V8T6的6腳和14腳分別接電阻R14和R15的一端，電阻R14和R15的另一端接+3.3V源；ARM處理器STM32S103V8T6的8腳、9腳分別接晶振Yl和電容C13、C14的一端，電容C13、C14的另一端接地，ARM處理器STM32S103V8T6的12腳、13腳分別接晶振Y2和電容C24、C26的一端，電容C24、C26的另一端接地；ARM處理器STM32S103V8T6的51腳、52腳、53腳、54腳、64腳分別射頻讀寫模塊中RC522晶片的24腳、31腳、30腳、29腳、6腳。
[0007]所述的閱讀器模塊的射頻讀寫模塊包括RC522晶片，電阻R5、R6、R8、R10、R135，晶振 Y3，天線，電容 C15、C16、C17、C18、C19、C20、C21、C22、C25、C27、C29。RC522 晶片的 24腳、31腳、30腳、29腳、6腳分別接ARM處理器STM32S103V8T6的51腳、52腳、53腳、54腳、64腳；RC522晶片的11腳、13腳分別接電阻R8和RlO的一端，電阻R8的另一端接電容C16和C17的一端，電阻RlO的另一端接電容C20和C23的一端；RC522晶片的21腳、22腳分別接電容C25、C27的一端和晶振Y3，電容C25、C27的另一端接地；RC522晶片的16腳接電容C29，電容C29的另一端接地；天線接電容C15、C16、C18、C19、C21、C22 —端，電容C15、C16、C18、C19、C21、C22的另一端分別接電阻R6 —端、電阻R8另一端、接地、接地、接地和接地。
[0008]一種基於NFC手機的身份識別方法，使用上述的系統，該方法包括以下步驟:
步驟(I):給身份識別系統上電，手機經無線通信模式將開始身份驗證命令發送給網關模塊。
[0009]步驟(2):網關模塊接收到客戶端的控制指令，尋找對應的某臺閱讀器模塊，將接收的指令經過串口傳遞給閱讀器模塊，閱讀器模塊進入工作狀態。
[0010]步驟(3):指定閱讀器模塊的ARM處理器STM32S103V8T6從串口接收到命令，識別該功能命令，並命令射頻讀寫模塊執行相應的識別或是讀寫功能。
[0011]步驟(4):手機相應身份驗證卡模式功能打開，將手機靠近閱讀器模塊射頻場。
[0012]步驟(5):閱讀器模塊識別手機NFC標籤信息，若射頻讀寫模塊識別到正確的標籤，則將接收到的信息傳遞給ARM處理器STM32S103V8T6，ARM處理器STM32S103V8T6再將信息傳遞給網關模塊，網關模塊通過內網或是外網的方式將接收到的信息傳到手機，進入步驟(6)。若接收到錯誤信息，則跳轉到步驟(4)。
[0013]步驟(6):手機接收到信息與資料庫中的信息進行身份驗證，如果正確，將信息反饋給ARM處理器STM32S103V8T6，執行相應的功能。
[0014]步驟(7):身份識別完成。
[0015]本發明的有益效果:本申請利用具有NFC卡模式功能的手機，為用戶實現了丟掉傳統卡片，減少辦卡、掛失、多卡攜帶等的繁瑣流程，真正實現了方便攜帶等的功能。此外，通過採用NFC技術的設計的閱讀器系統，不僅具有識別距離短，用戶信息安全等的特點，而且整個系統採用內外網數據傳輸模式，可同時管理多臺閱讀器，將所有閱讀器進行組網，不僅便於管理員和用戶可以在PC機端、手機端等，隨時隨地的對整個資料庫中的信息進行查詢，同時便於管理員進行遠程監控，實時獲取電子標籤的數據。其次，整個主制器和射頻讀寫器模塊之間採用SPI總線進行通信，因SPI接口可處理高達lOMbit/s的數據速率，與UART最高1228.8kbit/s的總線數據速率和I2C總線3.4Mbit/s的高速數據速率相比，具有通信效率高的優勢。為此，整個系統具有數據傳輸實時性好，系統應用廣泛，使用方式簡便，可靠性強的特點。【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1為本發明的總體結構示意圖；
圖2為本發明的閱讀器模塊通信的結構示意圖；
圖3為本發明的內網數據傳輸通道和上位機控制結構示意圖；
圖4為本發明的外網傳輸數據通道和上位機控制結構示意圖；
圖5為本發明的主控晶片電路結構圖；
圖6射頻讀寫模塊電路結構示意圖。
【具體實施方式】
[0017]如圖1所示，一種基於NFC手機的身份識別系統包括上位機控制模塊、通信模塊、閱讀器模塊、NFC手機設備。如圖2、圖3所示，一種基於NFC手機的閱讀器系統的網絡數據控制模塊的兩種數據通道模式和控制模式。如圖5、圖6所示為閱讀器模塊的電路結構。
[0018]所述的上位機控制模塊包括手機、電腦等設備；所述的通信模塊採用內網數據傳輸通道和外網數據傳輸通道；所述的通信模塊中的網絡數據傳輸通道中的網關模塊包括ARM處理器STM8S105、射頻晶片CCllOl ;所述的閱讀器模塊包括系統主控制器模塊和射頻讀寫模塊，其中主控制器模塊包括採用ARM處理器STM32S103V8T6 ;所述射頻讀寫模塊包括射頻識別晶片RC522和天線；所述的NFC手機設備包括包含NFC射頻模塊的NFC手機和安裝有手機卡模擬方式的NFC應用程式。
[0019]所述的上位機控制器模塊和通信模塊之間的通信採用無線通信模式；所述的通信模塊與主控制器STM32S103V8T6之間採用UART通信；所述的主控制器STM32S103V8T6與射頻讀寫器模塊之間採用SPI通信；所述的射頻讀寫器模塊與其所在頻段的手機NFC標籤之間通過無線射頻場的方式進行數據通信。
[0020]所述的閱讀器模塊的主控制器電路包括ARM處理器STM32S103V8T6，10個電阻RU R2、R3、R4、R7、R9、Rll、R12、R14、R15，2 個晶振 Yl、Y2，5 個電容 C13、C14、C24、C26、C28，I個主控晶片復位按鍵swl。ARM處理器STM32S103V8T6的90腳、77腳、72腳、76腳、89腳分別接電阻町、1?2、1?3、1?4，電阻1?1、1?2、1?3、1?4的另一端接下載口 jtag_8 ;ARM處理器STM32S103V8T6的37腳和94腳分別接電阻R7和R12，電阻R7和R12的另一端接地；ARM處理器STM32S103V8T6的47腳和48腳分別接電阻R9和R11，電阻R9和Rll分別接通信模塊的主控電路晶片STM8S105K6T6C的16腳和15腳；ARM處理器STM32S103V8T6的6腳和14腳分別接電阻R14和R15，電阻R14和R15的另一端接+3.3V源；ARM處理器STM32S103V8T6的8腳、9腳、12腳、13腳分別接電容C13、C14、C24、C26和晶振Y1、Y2，電容C13、C14、C24、C26的另一端接地；ARM處理器STM32S103V8T6的51腳、52腳、53腳、54腳、64腳分別接射頻讀寫模塊電路RC522晶片的24腳、31腳、30腳、29腳、6腳。
[0021] 所述的閱讀器模塊的射頻讀寫器模塊電路包括RC522晶片，5個電阻R5、R6、R8、R10、R135，I 個晶振 Y3,1 個天線，11 個電容 C15、C16、C17、C18、C19、C20、C21、C22、C25、C27、C29。RC522晶片的24腳、31腳、30腳、29腳、6腳分別接ARM處理器STM32S103V8T6的51腳、52腳、53腳、54腳、64腳；RC522晶片的11腳、13腳分別接電阻R8和R10,電阻R8的另一端接電容C16和C17，電阻RlO的另一端接電容C20和C23 ；RC522晶片的21腳、22腳分別接電容C25、C27和晶振Y3，電容C25、C27的另一端接地；RC522晶片的16腳接電容C29，電容C29的另一端接地；天線的接電容C15、C16、C18、C19、C21、C22，電容C15、C16、C18、C19、C21、C22的另一端分別接電阻R6、電阻R8、接地、接地、接地、接地和電阻RlO。
[0022]一種基於NFC手機的身份識別方法，其身份識別步驟如下所示:
步驟(I):給身份識別系統上電，PC機或手機等控制端經Wifi等無線通信模式將開始身份驗證命令發送給網關。
[0023]步驟(2):網關接收到客戶端的控制指令，尋找對應的某臺閱讀器，將接收的指令經過串口模塊傳遞給閱讀器，閱讀器進入工作狀態。
[0024]步驟(3):指定定閱讀器的主控制器從串口接收到命令，識別該命令的功能命令，並命令射頻讀寫模塊執行相應的識別或是讀寫功能。
[0025]步驟(4):手機相應身份驗證卡模式功能打開，將手機靠近閱讀器射頻場。
[0026]步驟(5):閱讀器識別手機NFC標籤信息，若讀寫器模塊識別到正確的標籤，則將接收到的信息傳遞給主控制器，主控制器再將信息傳遞給網關，網關通過內網或是外網的方式將接收到的信息傳到上位機，進入步驟(6)。若接收到錯誤信息，則跳轉到步驟(4)。
[0027]步驟(6):上位機接收到信息與資料庫中的信息進行身份驗證，如果正確，將信息反饋給主控制器，執行相應的功能。
[0028]步驟(7 ):身份識別完成。
[0029]手機NFC功能具卡模式、點對點通信模式和閱讀器模式三種通信模式，其手機卡模式要具有相應的應用程式激活手機的卡模式與閱讀器系統進行通信。
【權利要求】
1.一種基於NFC手機的身份識別系統包括上位機控制模塊、通信模塊、閱讀器模塊和NFC手機設備，其特徵在於: 所述的上位機控制模塊採用手機或電腦； 所述的通信模塊採用內網數據傳輸通道和外網數據傳輸通道；數據傳輸通道中的網關模塊包括ARM處理器STM8S105K6T6C、射頻晶片CCllOl ； 所述的閱讀器模塊包括系統主控制器模塊和射頻讀寫模塊，其中系統主控制器模塊包括採用ARM處理器STM32S103V8T6 ;射頻讀寫模塊包括射頻識別晶片RC522和天線； 所述的NFC手機設備包括包含NFC射頻模塊的NFC手機和安裝有手機卡模擬方式的NFC應用程式； 所述的上位機控制器模塊和通信模塊之間的通信採用無線通信模式；所述的通信模塊與ARM處理器STM32S103V8T6之間採用UART通信；所述的ARM處理器STM32S103V8T6與射頻讀寫模塊之間採用SPI通信；所述的射頻讀寫模塊與其所在頻段的NFC手機之間通過無線射頻場的方式進行數據通信； 所述的閱讀器模塊的系統主控制器模塊包括ARM處理器STM32S103V8T6，電阻R1、R2、R3、R4、R7、R9、Rll、R12、R14、R15,晶振 Yl、Y2，電容 C13、C14、C24、C26、C28,主控晶片復位按鍵swl ；ARM處理器STM32S103V8T6的90腳、77腳、72腳、76腳、89腳分別接電阻R1、R2、R3、R4 的一端，電阻 Rl、R2、R3、R4 的另一端接下載口 jtag_8 ；ARM 處理器 STM32S103V8T6的37腳和94腳分別接電阻R7和R12的一端，電阻R7和R12的另一端接地；ARM處理器STM32S103V8T6的47腳和48腳分別接電阻R9和Rll的一端，電阻R9和Rll分別接通信模塊中的ARM處理器STM8S105K6T6C的16腳和15腳；ARM處理器STM32S103V8T6的6腳和14腳分別接電阻R14和R15的一端，電阻R14和R15的另一端接+3.3V源；ARM處理器STM32S103V8T6的8腳、9腳分別接晶振Yl和電容C13、C14的一端，電容C13、C14的另一端接地，ARM處理器STM32S103V8T6的12腳、13腳分別接晶振Y2和電容C24、C26的一端，電容C24、C26的另一端接地；ARM處理器STM32S103V8T6的51腳、52腳、53腳、54腳、64腳分別射頻讀寫模塊中RC522晶片的24腳、31腳、30腳、29腳、6腳； 所述的閱讀器模塊的射頻讀寫模塊包括RC522晶片，電阻R5、R6、R8、RIO、R135，晶振Y3，天線，電容 C15、C16、C17、C18、C19、C20、C21、C22、C25、C27、C29 ；RC522 晶片的 24 腳、31腳、30腳、29腳、6腳分別接ARM處理器STM32S103V8T6的51腳、52腳、53腳、54腳、64腳；RC522晶片的11腳、13腳分別接電阻R8和RlO的一端，電阻R8的另一端接電容C16和C17的一端，電阻RlO的另一端接電容C20和C23的一端；RC522晶片的21腳、22腳分別接電容C25、C27的一端和晶振Y3，電容C25、C27的另一端接地；RC522晶片的16腳接電容C29，電容C29的另一端接地；天線接電容C15、C16、C18、C19、C21、C22 一端，電容C15、C16、C18、C19、C21、C22的另一端分別接電阻R6 —端、電阻R8另一端、接地、接地、接地、接地。
2.一種基於NFC手機的身份識別方法，使用如權利要求1所述的系統，其特徵在於該方法包括以下步驟: 步驟(1):給身份識別系統上電，手機經無線通信模式將開始身份驗證命令發送給網關模塊； 步驟(2):網關模塊接收到客戶端的控制指令，尋找對應的某臺閱讀器模塊，將接收的指令經過串口傳遞給閱讀器模塊，閱讀器模塊進入工作狀態；步驟(3):指定閱讀器模塊的ARM處理器STM32S103V8T6從串口接收到命令，識別該功能命令，並命令射頻讀寫模塊執行相應的識別或是讀寫功能； 步驟(4):手機相應身份驗證卡模式功能打開，將手機靠近閱讀器模塊射頻場； 步驟(5):閱讀器模塊識別手機NFC標籤信息，若射頻讀寫模塊識別到正確的標籤，則將接收到的信息傳遞給ARM處理器STM32S103V8T6，ARM處理器STM32S103V8T6再將信息傳遞給網關模塊，網關模塊通過內網或是外網的方式將接收到的信息傳到手機，進入步驟(6);若接收到錯誤信息，則跳轉到步驟(4)； 步驟(6):手機接收到信息與資料庫中的信息進行身份驗證，如果正確，將信息反饋給ARM處理器STM32S103V8T6，執行相應的功能； 步驟(7):身份識別完成。
【文檔編號】G06K17/00GK104021402SQ201410138034
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年4月8日 優先權日:2014年4月8日
【發明者】陳科明, 徐春豔, 曾佳, 嚴迪科 申請人:杭州電子科技大學