NFC Bricklet

Features

  • Liest und schreibt NFC Forum Type 1, 2, 3, 4 und Mifare Classic Tags.
  • NDEF Datensätze können direkt mit API gelesen und geschrieben werden.
  • Unterstützt NFC P2P Betriebsmodi
  • Unterstützt Kartenemulations Betriebsmodi
  • Reichweite ist auf 10cm begrenzt (3.94")

Beschreibung

Das NFC Bricklet erweitert die Funktionalität der Bricks indem es die Möglichkeit bietet NFC tags zu lesen und zu schreiben. Dafür muss lediglich ein NFC tag in der Nähe (bis zu 10cm) des Bricklets platziert werden.

Unterstützt werden NFC Forum Type 1, 2, 3, 4 und Mifare Classic Tags. Ein direkter Seitenzugriff ist verfügbar und es ist möglich NDEF Mitteilungen direkt über das API zu lesen oder zu schreiben.

Das Bricklet unterstützt außerdem Kartenemulation sowie auch NFC P2P Kommunikation.

Das NFC Bricklet hat einen 7 Pol Bricklet Stecker und wird mit einem 7p-10p Bricklet Kabel mit einem Brick verbunden.

Technische Spezifikation

Eigenschaft Wert
NFC IC PN7150
Stromverbrauch (idle) 24mW (~5mA bei 5V)
   
Unterstützte Tags Mifare Classic, NFC Forum Type 1, 2, 3 und 4
Unterstützte Modi Lesen/Schreiben Tag, P2P, Kartenemulation
Arbeitsfrequenz 13.56 MHz
   
Abmessungen (B x T x H) 85 x 50 x 7mm (3,35 x 1,97 x 0,28")
Gewicht 18g

Ressourcen

Kompatibilität

Das Bricklet sollte mit jedem Tag funktionieren das zu Mifare Classic, NFC Forum Typ 1, 2, 3 oder 4 kompatibel ist. Die folgenden Tags wurden von uns getestet:

Mifare Classic:

  • FM11RF08
  • MF1S50

NFC Forum Typ 1:

  • Jewel
  • Topaz 512 (TPZ-505-016)

NFC Forum Typ 2:

  • NTAG203(F)
  • NTAG210
  • NTAG213
  • NTAG215
  • NTAG216
  • Mifare Ultralight (MF01CU1)

NFC Forum Typ 3:

  • Sony FeliCa Lite-5 RC-S966

NFC Forum Typ 4:

  • Mifare DESFire
  • MIfare DESFire EV1

Jedes Smartphone das NFC beherrscht, kann NFC Forum Typ 1 und 2 Tags lesen. Meist unterstützt wird Typ 3 und 4.

Page Größen und andere Dinge die man wissen sollte

Mifare Classic und NFC Forum Typ x Tags haben verschiedene Page-Größen und verschiedene Speicher-Strukturen. Wenn die Low Level Page Schreibfunktion verwendet wird muss diese Struktur beachtet werden, um nicht versehentlich den Tag zu locken.

Mifare Classic:

  • Page Größe 16 Byte.
  • 4 Pages bilden einen Sektor.
  • Sektor 0 (Seiten 0-3) sollte nicht überschrieben werden.
  • Die letzte Seite jedes Sektors steuert den Zugriff (Seite 7, 11, 15, ..). Diese Seite sollte nur überschrieben werden, wenn man weiß was man tut.

Adafruit hat eine gute Beschreibung der Struktur: Link

NFC Forum Typ 1:

  • Page Größe 8 Byte
  • Pages 0-2 sind für die Zugriffskontrolle reserviert. Diese Pages sollten nicht überschrieben werden, wenn man nicht weiß was man tut.
  • Page 15 ist reserviert und kann nicht geschrieben werden.

NFC Forum Typ 2:

  • Page Größe 4 Byte
  • Page 0-1 ist nur lesbar und enthält die Tag ID.
  • Page 3-4 und die letzten zwei Pages (Die Page-Nummern hängen von der Größe des Tags ab) enthalten die Lock-Bits. Diese sollten nur überschrieben werden, wenn man weiß was man tut.

NFC Forum Typ 3:

  • Page 0 enthält Attributinformationen.
  • Die anderen Pages sind nur zum lesen. Man kann es betrachten wenn es in den Attributinformationen gewährt wird.

NFC Forum Typ 4:

  • Hat keine Pages, nutzt stattdessen ein Dateisystem.
  • Derzeit unterstützen wir den Zugriff zu dem __ und NDEF Record.
  • Page 3 auswählen, um auf das Capability Container zu zugreifen.
  • Page 4 auswählen, um auf das NDEF Record zu zugreifen.

Tags Erkennen, Lesen und Schreiben

Damit ein Tag gelesen oder geschrieben werden kann muss zunächst der Modus auf MODE_READER gewechselt werden.

Um einen Tag zu erkennen und auszuwählen muss ReaderRequestTagID mit einem Tagtyp (Mifare Classic or NFC Forum Type 1/2) aufgerufen werden. Der Zustand (State) des Bricklets wird sich zu READER_STATE_REQUEST_TAG_ID ändern und anschließend zu READER_STATE_REQUEST_TAG_ID_READY wenn ein Tag gefunden wurde. Die ID des Tags kann anschließend durch Aufruf von GetTagID ausgelesen werden. Der Tag mit dieser Tag ID ist nun ausgewählt und kann gelesen/geschrieben werden. Wenn der Zustand sich zu READER_STATE_REQUEST_TAG_ID_ERROR ändert wurde kein Tag mit dem angegebenen Tag-Typ gefunden. In diesem Fall kann ein weiterer Aufruf von ReaderRequestTagID versucht werden.

Wenn die Tag ID bekannt ist und ReaderGetTagID eine andere ID zurück gibt bedeutet dies, dass ein anderer Tag in der Nähe des Bricklets ist. In diesem Fall kann ReaderRequestTagID erneut aufgerufen werden, das NFC/RFID Bricklet wechselt zwischen den beiden Tags mit jedem Aufruf von ReaderRequestTagID. ReaderRequestTagID selektiert also jeweils ein Tag.

Wenn ein Tag selektiert wurde (der Zustand ist READER_STATE_REQUEST_TAG_ID_READY) kann das Tag Page für Page gelesen oder geschrieben werden:

NFC Bricklet read/write procedure for Type 1, 2, 3 and 4

Um eine Page zu lesen muss als erstes ReaderRequestPage aufgerufen werden. Der Zustand ändert sich zu READER_STATE_REQUEST_PAGE_READY. Anschließend kann die Page mittels eines Aufrufs von GetPage gelesen werden. Eine Seite kann geschrieben werden mittels des Aufrufs von ReaderWritePage. Der Schreibvorgang ist beendet wenn der Zustand zu READER_STATE_WRITE_PAGE_READY wechselt.

Nachdem ein Tag selektiert wurde kann diese ohne Aufrufe von ReaderRequestTagID gelesen/geschrieben werden solange das Tag nicht aus der Nähe des NFC/RFID Bricklets entfernt wurde.

Anstelle von ReaderRequestPage oder ReaderWritePage kann auch ReaderRequestNDEF oder ReaderWriteNDEF verwendet werden, um NDEF MASSAGES innerhalb eines angemessenen Platzes direkt zu schreiben anstatt auf Low-Level Pages.

Spezialfall für Mifare Classic

Im Falle von Mifare Classic muss man sich zuerst für den Zugriff auf eine Page authentifizieren:

NFC Bricklet authenticate/read/write procedure for Mifare Classic

Das bedeutet das jedesmal bevor ReaderRequestPage oder ReaderWritePage aufgerufen werden soll, ReaderAuthenticatingMifareClassicPage aufgerufen werden muss. Anschließend muss gewartet werden bis sich der Zustand zu READER_STATE_AUTHENTICATING_MIFARE_CLASSIC_PAGE_READY ändert. Ansonsten ist die Benutzung von Mifare Classic Tags identisch zu den oben beschriebenen.

Der Standardschlüssel (key number A) eines Mifare Classic Tags ist [0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF].

Kartenemulation

Um die Kartenemulation zu nutzen muss zunächst auf den Modus MODE_CARDEMU gewechselt werden.

Nach dem Start von CARDEMU_STATE_IDEL kann das NDEF mit CardemuWriteNDEF eingestellt werden. Danach muss CardemuStartDiscovery aufgerufen werden. Sobald nun ein Telefon in die Nähe des NFC Bricklet gebracht wird wechselt der Zustand auf CARDEMU_STATE_DISCOVER_READY.

Mit CardemuStartTransfer wird die zuvor festgelegte NDEF Massage auf das Telefon übertragen.

Peer-To-Peer Modus

Damit das P2P genutzt werden kann, muss auf den Modus MODE_P2P gewechselt werden.

Nach dem Start von P2P_STATE_IDLE kann das NDEF mit P2PWriteNDEF eingestellt werden. Danach muss P2PStartDiscovery aufgerufen werden. Sobald nun ein Telefon in die Nähe des NFC Bricklet gebracht wird wechselt der Zustand auf P2P_STATE_DISCOVER_READY.

Mit CardemuStartTransfer und dem Parameter 1 wird die zuvor festgelegte NDEF Massage auf das Telefon übertragen. Mit dem Parameter 2 kann eine NDEF Massage auf Telefon gelesen werden.

Die NDEF Massage kann auch über P2PReadNDEF gelesen werden.

NFC NDEF Messages

Das NFC Forum hat ein NFC Data Exchange Format (NDEF) spezifiziert um Daten zwischen Tags und Smartphones auszutauschen. NDEF Messages bestehen aus einem oder mehreren NDEF Records. Viele der definierten NDEF Records können von jedem Smartphone interpretiert werden welches NFC-Kommunikation unterstützt.

Erster Test

Um ein NFC Bricklet testen zu können müssen zuerst Brick Daemon und Brick Viewer installiert werden. Brick Daemon arbeitet als Proxy zwischen der USB Schnittstelle der Bricks und den API Bindings. Brick Viewer kann sich mit Brick Daemon verbinden, gibt Informationen über die angeschlossenen Bricks und Bricklets aus und ermöglicht es diese zu testen.

Als nächstes muss das NFC Bricklet mittels eines Bricklet Kabels mit einem Brick verbunden werden.

Wenn der Brick per USB an den PC angeschlossen wird sollte einen Moment später im Brick Viewer ein neuer Tab namens "NFC Bricklet" auftauchen. Wähle diesen Tab aus. Wenn alles wie erwartet funktioniert kann nun nach Tags gescannt werden und Seiten gelesen/geschrieben werden.

NFC Bricklet im Brick Viewer

Nun kann ein eigenes Programm geschrieben werden. Der Abschnitt Programmierschnittstelle listet die API des NFC Bricklet und Beispiele in verschiedenen Programmiersprachen auf.

Gehäuse

Ein laser-geschnittenes Gehäuse für das NFC Bricklet ist verfügbar.

Gehäuse für NFC Bricklet

Der Aufbau ist am einfachsten wenn die folgenden Schritte befolgt werden:

  • Stecke lange schrauben durch Unterteil,
  • stecke Bricklet auf Unterteil und schraube es mit Abstandshaltern fest,
  • baue Seitenteile auf,
  • stecke zusammengebaute Seitenteile in Unterteil und
  • schraube Oberteil mit kleinen Schrauben zum Unterteil.

Im folgenden befindet sich eine Explosionszeichnung des NFC Bricklet-Gehäuse:

Explosionszeichnung für NFC Bricklet

Hinweis: Auf beiden Seiten der Platten ist eine Schutzfolie, diese muss vor dem Zusammenbau entfernt werden.

Programmierschnittstelle

Siehe Programmierschnittstelle für eine detaillierte Beschreibung.

Sprache API Beispiele Installation
C/C++ API Beispiele Installation
C# API Beispiele Installation
Delphi/Lazarus API Beispiele Installation
Go API Beispiele Installation
Java API Beispiele Installation
JavaScript API Beispiele Installation
LabVIEW API Beispiele Installation
Mathematica API Beispiele Installation
MATLAB/Octave API Beispiele Installation
MQTT API Beispiele Installation
Perl API Beispiele Installation
PHP API Beispiele Installation
Python API Beispiele Installation
Ruby API Beispiele Installation
Rust API Beispiele Installation
Shell API Beispiele Installation
Visual Basic .NET API Beispiele Installation
TCP/IP API    
Modbus API