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NFC CE運作模式

NFC CE運作模式使得攜帶NFC晶片的裝置能充當智能卡(例如信用卡)使用。該運作模式所支援的應用場景極具吸引力,例如用支援該功能的Android智能手機來完成購票、支付,甚至充當門禁卡,汽車鑰匙、公交卡等。

圖8-19為CE運作模式示意圖。

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NFC CE運作模式

圖8-19 CE運作模式

由圖8-19可知,SE和NFC晶片(主要是指NFC Controller,簡稱NFCC)通過SWP(Single Wire Protocol)或S2C(SignalIn/SignalOut Connection Interface,也叫NFC Wired Interface,簡稱NFC-WI)來互動。一般來說,SE上面運作了一些特殊的應用程式,NFC負責将資料通過SWP或S2C傳遞給SE中的應用來處理。

NFCC通過HCI協定和NFC Mobile互動,而SE也可通過ISO 7816協定和NFC Mobile互動。

在CE模式中,NFC Mobile被NFC Reader識别成一個智能卡。NFC Reader通過相關規範發送資料或控制指令給NFC Mobile中的NFCC。

當NFCC收到資料或控制指令後,将交給相關的應用程式來處理。由于CE相關的應用場景針對支付、門禁等這類對安全性要求非常高的情況,以Android手機NFC支付為例,一個完整的支付應用程式包括一個為使用者提供操作界面的APK以及一些運作在安全性有絕對保障的SE中的應用程式。

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NFC CE運作模式

圖8-20 SE和NFC的組合方式

總之,SE在CE模式中扮演了非常重要的角色,目前SE和NFC的組合有三種方式,如圖8-20所示。這三種組合方式從上到下分别如下。

  • SE為一個嵌入式安全晶片,該晶片在手機出廠前就已經安裝在其内部,而且無法被替換。該晶片上運作着一個小系統能夠處理支付或安全方面的工作。目前,這種形式的SE還沒有标準規範,可參考的模型有NXP公司的pn65晶片子產品示意(如圖8-21[17]所示)。
  • SE為一個支付型SD卡,這種卡實際上是在SD卡上嵌入了安全子產品,相關應用可在這種卡上運作。該種組合方式所對應的方案也稱為NFC-SD方案,這方面的國際标準有ISO 7816。中國的銀聯曾經主推過NFC-SD卡支付解決方案。
  • SE為UICC,也就是常說的手機SIM卡,這種組合方式對應的方案也稱為NFC-SIM方案,目前由營運商主推。前面提到的北京市利用NFC手機充當一卡通所使用的方案就是NFC-SIM,它需要使用者先到移動營運商那換一個特殊的SIM卡。

圖8-21中,NXP公司pn65 NFC晶片自身就包含一個Secure Element,即圖中的SmartMX子產品,該子產品中運作着一個名為Java Card OS的作業系統。在Java Card OS上,使用者可以安裝和運作一些應用程式(稱為Applets)。除了SmartMX内置的SE外,pn65也支援使用外部的SE,即圖8-21中的UICC。

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NFC CE運作模式

圖8-21 NXP pn65晶片子產品

提示 從參考資料[18]和[19]來看,目前國際上大多使用NFC-SIM方案,而中國的營運商和銀聯也将聯合推廣它,其對應的商品名叫“閃付”。

SE和NFC控制器連接配接所使用的S2C和SWP協定中,NFC-SIM方案将采用SWP,其對應的規範是ETSI TS 102613。NFC和UICC使用SWP的連接配接如圖8-22所示。

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NFC CE運作模式

圖8-22 CLF-UICC連線

CLF(NFC Contactless Front-End縮寫)和UICC通過三條線相連。Gnd接地,Vcc提供電源。SWIO為CLF和UICC的資料連接配接線,資料傳輸率在212kbps~1.6Mbps之間,每次傳輸的資料包小于30位元組。

注意,圖中UICC的電源由CLF來提供,而非直接由手機電源來提供。這種設計方案使得手機在電池耗盡的情況下,也可通過外部電磁感應(由NFC Reader或其他NFC裝置)來給CLF和UICC供電,進而確定支付請求不受手機本身的電源影響。