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NFC (Near Field Communication) – Aplicações e uso

NFC-DESTAQUE-1
Este post faz parte da série RFID e NFC. Leia também os outros posts da série:

No artigo anterior explicamos sobre a tecnologia RFID, utilizada para identificação e rastreio de objetos. Uma derivação desta tecnologia é o NFC (Near Field Communication).

Apesar de utilizarem o mesmo princípio de operação, existem diversas semelhanças e diferenças entre estas duas tecnologias. Em alguns aspectos elas chegam a se confundir (e a confundir quem deseja utilizar uma ou outra). Em outros aspectos elas são bem divergentes entre si.

O que vamos mostrar neste artigo são os detalhes do NFC, suas aplicações, ferramentas para trabalhar e muito mais, para tentar esclarecer as suas especifidades.

Divirta-se!

Definição de NFC

NFC (Near Field Communication) é um padrão de comunicação sem fio, de curtíssimo alcance, desenvolvido para fazer uma comunicação simples e intuitiva entre dois equipamentos eletrônicos. Esta é a definição clássica de NFC.

Isto significa que o NFC é para ser uma tecnologia extremamente simples de usar, e que permita troca de dados entre dois dispositivos eletrônicos, num curto espaço físico, da ordem de poucos centímetros.

Comparando NFC com outras tecnologias sem fio, podemos perceber que ela tem baixo alcance e baixa taxa de transmissão de dados, como mostra a figura 1:

Padrões de comunicação sem fio que coexistem atualmente
Figura 1: Vários padrões de comunicação sem fio que coexistem atualmente

Algumas tabelas comparando os diversos padrões de comunicação sem fio com o NFC podem dar uma ideia mais apurada do que se pode fazer com esta tecnologia.

Podemos destacar as tabelas 1 e 2, mostradas a seguir.

Tabela 1: Comparativo de alguns parâmetros técnicos entre NFC e outras tecnologias de comunicação sem fio

NFC-tabela-01

Tabela 2: Algumas aplicações para os diversos padrões de comunicação sem fio, dentre elas o NFC.

NFC-tabela-02

Qual é a diferença entre RFID e NFC?

A primeira dúvida que surge no desenvolvedor de sistemas embarcados é se deve utilizar o RFID ou NFC em seus produtos. Para tentar esclarecer estas dúvidas, o pessoal do ATLAS RF preparou um excelente infográfico sobre a diferença entre o RFID e o NFC, que pode ser visto na figura 2:

Infográfico comparativo entre as tecnologias RFID e NFC.
Figura 2 – Infográfico comparativo entre as tecnologias RFID e NFC.

Deste gráfico podemos extrair informações importantes que ajudarão a definir a tecnologia mais adequada para cada tipo de aplicação que você deseja fazer.

Três termos se confundem muito nestas tecnologias sem fio de baixo alcance, e gostaríamos de explicar um pouco mais em detalhes cada uma delas. São elas: 

  • RFID - Radio Frequency Identification (tratado em detalhes em artigo anterior aqui no Embarcados):
  • Tecnologia de contato sem fio por proximidadeContactless Proximity Technology:
    • É uma subdivisão do RFID, por isto gera muita confusão em nomes e termos;
    • Atua apenas na faixa de frequência HF (13,56 MHz), não estando disponível nas demais frequências;
    • É utilizado em controle de acesso, passaporte, alguns sistemas de pagamento, sistemas de transporte público, etc;
    • Traz recursos como mais memória e mais segurança do que o RFID puro;
    • Só atua em curtas distâncias (poucos centímetros);
    • A norma que padroniza sua utilização é a ISO14443. Um exemplo desta norma é mostrado nos links abaixo:
    • http://www.iso.org/iso/home/store/catalogue_tc/catalogue_detail.htm?csnumber=39693
    • https://en.wikipedia.org/wiki/ISO/IEC_14443

Um resumo disto tudo é que RFID pode ser entendido como um processo de identificação através de rádio frequência. Já o NFC nada mais é do que uma subdivisão do RFID, feita para melhorar a transmissão de dados ponto a ponto.

Tipicamente os sistemas de RFID precisam de uma série de elementos para poderem funcionar, como já mostramos neste artigo anterior publicado aqui no Embarcados. Todo este sistema não é necessário para NFC, onde um sistema muito mais simples e com uma menor quantidade de elementos permite o seu funcionamento.

Como exemplo, um único telefone celular pode servir para que toda a funcionalidade do NFC seja utilizada, o que não é possível com o RFID.

Contexto de operações

O sistema NFC foi projetado para funcionar em três contextos possíveis e diferentes entre si. Escrita e leitura, emulação de cartão e ponto a ponto.

Assim dois dispositivos NFC podem estar configurados de modos diferentes (ativo, passivo ou de ponto), como mostra a Figura 3:

 Dois dispositivos NFC e as suas possibilidades de configuração.
Figura 3 – Dois dispositivos NFC e as suas possibilidades de configuração.

Da combinação de possibilidades com cada dispositivo, surgem os três modos de operação NFC, mostrados a seguir:

Escrita e leitura (Read/Write mode)

Neste modo é possível uma interação com etiquetas nas tecnologias RFID e NFC.

Se você tem um dispositivo móvel com NFC (um telefone celular ou um tablet), você pode, através deste modo, ler as informações que estão em etiquetas com tecnologia RFID ou NFC. Se estas etiquetas permitirem (significa dizer: se elas foram construídas com esta funcionalidade), você pode também gravar dados nelas através do seu dispositivo móvel.

Assim, se estas etiquetas contiverem informações como o preço de um produto, site do fabricante, data de validade do produto, etc., todas estas informações podem ser lidas e passarão a interagir com aplicativos dentro do seu telefone celular.

Este tipo de uso é válido também para etiquetas NFC ou que tenham a Contactless Proximity Technology ou RFID da mesma faixa de frequência.

Neste modo a etiqueta deve responder aos comandos dados pelo telefone celular, o que acontece no passo a passo mostrado na Figura 4:

Sistema NFC para a transmissão Escrita/leitura
Figura 4 – O que acontece quando se configura o sistema NFC para a transmissão Escrita/leitura

Emulação de cartão (Card Emulation mode)

Faz com que seu dispositivo móvel se comporte como um cartão inteligente. Entenda por cartão inteligente a possibilidade de substituir por seu telefone celular o crachá de acesso à sua empresa, por exemplo.

Também se pode utilizar este modo de operação para efetuar pagamentos, uma vez que existem diversos níveis de segurança que se pode embutir neste modo, possibilitando o surgimento de ferramentas de pagamento como o Apple Pay e o Google Pay, onde o seu telefone celular pode substituir todos os seus cartões de crédito e débito.

Estes níveis de segurança implementados neste modo incluem recursos de hardware no chip NFC dentro do telefone celular e de software dos aplicativos que conversarão com este chip.

Conexão ponto a ponto (Peer-to-peer mode)

Aqui se faz uma ponte de comunicação de dados entre o seu dispositivo móvel e outro dispositivo eletrônico qualquer.

Este modo é utilizado, por exemplo, para fazer seu móvel parear instantaneamente com uma caixa de som Bluetooth, um roteador de internet, pegar dados de manutenção da sua geladeira ou máquina de lavar roupas, etc.

Neste modo temos dois dispositivos NFC ativos, e eles devem conversar entre si trocando informações. Entenda que inicialmente estes dois dispositivos foram pensados como um sendo um telefone celular (ou tablet) e outro um equipamento eletrônico qualquer (como o exemplo da Geladeira ou da Máquina de Lavar inteligente).

Mas na verdade os chips NFC permitem que você faça este tipo de comunicação entre duas placas eletrônicas que tenham a tecnologia NFC embutida, não limitando obrigatoriamente à necessidade de um smart phone em uma ponta.

Esta troca de informações é mostrada no passo a passo da Figura 5:

Sistema NFC para a comunicação ponto a ponto.
Figura 5 – O que acontece quando se configura o sistema NFC para a comunicação ponto a ponto.

Um exemplo destes três modos operando em um telefone celular que se põe em contato com diversos elementos ao redor é mostrado na figura 6.

Um telefone celular com NFC interagindo com diversos elementos do ambiente através dos três diferentes modos de operação.
Figura 6 – Um telefone celular com NFC interagindo com diversos elementos do ambiente através dos três diferentes modos de operação.

Etiquetas NFC

O telefone celular é sem sombra de dúvidas o grande ator dos sistemas NFC. Um telefone com um leitor NFC e uma série de aplicativos permite tirar proveito de toda esta tecnologia.

Mas nem sempre a única opção é o telefone celular. Assim como acontecia no RFID, existem etiquetas que podem ser utilizadas em produtos e equipamentos de modo que estes passem a contar com as funcionalidades NFC.

As técnicas de construção das etiquetas podem utilizar encapsulamentos ou ser mais flexíveis, o que irá impactar no preço por unidade.

Apenas ter o DIE (a pastilha de silício onde o circuito do NFC é construído) do NFC, mais um circuito que faça as vezes de antena, permite fazer etiquetas muito flexíveis e que funcionem como adesivos que são colados nos produtos, também conhecidos como INLAY, visto na figura 7.

Etiqueta de NFC no formato INLAY.
Figura 7 – Etiqueta de NFC no formato INLAY.

Quando se aplica um encapsulamento plástico a este INLAY, passasse a ter uma TAG rígida, que tem uma maior durabilidade e resistência ao uso, mas que também tem um custo maior do que as sem encapsulamento.

Um exemplo destes dois modelos de fabricação de etiquetas é mostrado na figura 8.

Modelos de fabricação de etiquetas NFC.
Figura 8 – Modelos de fabricação de etiquetas NFC.

Estas etiquetas podem ser vendidas em rolos (Figura 9), tendo a opção de saírem de fábrica pré-gravadas.

Diversos formatos e modelos de etiquetas NFC Inlay disponíveis no mercado.
Figura 9 – Diversos formatos e modelos de etiquetas NFC Inlay disponíveis no mercado.

Como existem três modos diferentes de operação, é necessário verificar quais são os padrões de etiquetas compatíveis com cada um deles. Na Figura 10 foi colocada uma relação das etiquetas que estão no padrão ISO e que mantêm a compatibilidade tanto para RFID, quanto para o Proximity e NFC.

Relação dos padrões ISO e os modos de operação NFC disponíveis.
Figura 10 – Relação dos padrões ISO e os modos de operação NFC disponíveis.

Um mundo de aplicações possíveis para o NFC

Em todos os desenvolvimentos feitos para o mercado de NFC, o telefone celular é tipo como uma ferramenta essencial para que essa tecnologia ganhe corpo, volume e decole em termos de aplicabilidade e uso global.

Não é para menos. Estudos feitos por diversos institutos de pesquisa dão conta do imenso crescimento que o uso de telefones celulares com a tecnologia NFC nos próximos 5 anos.

Vamos citar, como exemplo, a estimativa feita pela ABI Research, publicada em setembro de 2014, onde estima-se mais de 11 bilhões de novos dispositivos com NFC no mercado até 2018, mostrado na Figura 11, entre telefones, etiquetas e equipamentos eletrônicos com NFC embarcado.

Estimativa de crescimento de dispositivos com NFC embarcado.
Figura 11 – Estimativa de crescimento de dispositivos com NFC embarcado.

O pessoal do NFC World mantém uma lista atualizada dos modelos de celulares que já tem NFC disponível, como se pode ver neste link.

Pode-se dizer então que o uso do NFC em conjunto com os telefones celulares irá criar experiências novas para realizar atividades antigas, como por exemplo utilizar o cartão de crédito para uma compra.

Com o uso do telefone celular com NFC você poderá passar a fazer coisas como: 

  • Encostar o seu telefone celular num hub de IoT na sua casa, para ter um status completo das lâmpadas, tomadas, sensores de presença, entre outras coisas;
  • Encostar seu telefone celular num medidor de água, luz ou gaz e obter o valor instantâneo consumido daquele item, um histórico de todas as medidas feitas, valores cobrados e tarifas pagas, contatos com as operadoras destes serviços, etc.;
  • Encostar seu telefone celular em um wearable e conseguir medir diversos sinais vitais como batimento cardíaco, pressão, temperatura corporal, taxa de oxigênio do sangue, etc.;
  • Usar seu celular como acesso a hot spot de internet, para pagamentos, para redes sociais (fazendo check in em pontos específicos e já postando a informação na sua mídia preferida), comprando e compartilhando aplicativos, etc.;
  • Encostar seu telefone celular na sua geladeira e receber a informação do status de funcionamento da mesma, possíveis falhas de funcionamento, abrir chamados para manutenção, etc.;
  • Utilizar o telefone celular encostando-o numa caixa de som Bluetooh e fazer assim o pareamento instantâneo destes dois dispositivos, eliminando todos aqueles passos necessários para esta operação.

Uma visão destas possibilidades é mostrada na figura 12.

Possibilidades de uso do seu celular com NFC.
Figura 12 – Possibilidades de uso do seu celular com NFC.

Já que o NFC tem três modos típicos de operação (Reader/Writer, Card Emulation e Peer-to-peer), podemos pensar numa lista de aplicações que podem ser feitas para cada um destes modos.

Citando algumas (mas não se deixe limitar por esta lista, o céu é o limite nas aplicações possíveis para este tipo de tecnologia):

  • Reader/Writer mode:
    • Autenticação de produtos;
    • Informação sobre coleta de produtos em campo (FEDEX, UPS, DHL, etc.);
    • Automação de processos pessoais;
    • Configurações e ajustes em carros, casas, etc;
    • Utilização para pareamento em Bluetooth, WiFi e ZigBee.
  • Card Emulation Mode:
    • Controle de acesso;
    • Fechaduras eletrônicas e digitais;
    • Acesso a transporte público (ônibus, metro, locação de bicicletas, etc.);
    • Acesso a shows e eventos, substituindo os ingressos de papel;
    • Sistemas de pagamento (como o Apple Pay e o Google Pay);
    • Sistemas de cartão de fidelidade em lojas, locadoras de veículos, etc.
  • Peer-to-peer Mode:
    • Compartilhamento de conteúdo (fotos, contatos, músicas, vídeos, arquivos, etc.);
    • Leitura de dados de máquinas e equipamentos para manutenção e configuração.

Cada um dos tópicos acima poderia ser explorado a exaustão, com diversos exemplos reais de aplicações já prontas e disponíveis que estão sendo feitas pelo mundo a fora.

Vou pegar um destes tópicos para explorar um pouco mais em profundidade. Vamos pensar nas possibilidades de aplicação de NFC no mercado automotivo.

Um veículo que tenha um chip de NFC permitiria ao seu proprietário fazer uma série de configurações através do telefone celular, assim que este se aproximasse de uma região específica do carro. Poderia ser utilizado no lugar da chave, para abrir as portas do veículo e dar a partida no motor. Uma locadora de veículos poderia habilitar o telefone celular do locatário para que apenas ele pudesse ter acesso ao veículo alugado, controlando assim melhor a sua frota.

Este, por exemplo, é o caso da locadora Car2Go, onde os carros ficam estacionados na rua em diversos estados americanos e você, através do site da empresa, se associa e pode pegar os veículos, pagando pela quantidade de uso que fizer dele.

O sistema da Car2Go, que originalmente era feito através de acesso com cartões de fidelidade, como mostra a figura 13, já está sendo migrado para funcionar diretamente no celular dos usuários, utilizando NFC.

Usuária retira um dos carros disponíveis nas ruas dos EUA por meio de um cartão de fidelidade.
Figura 13 – Usuária retira um dos carros disponíveis nas ruas dos EUA por meio de um cartão de fidelidade.

As configurações de posição de assentos, volante e espelhos podem ser automaticamente ajustadas para um determinado usuário que é reconhecido pelo veículo apenas encostando o seu celular no console do carro.

Aí cada um dos usuários teria uma configuração própria, pré-gravada e armazenada no seu celular, que é informada ao veículo, via NFC, cada vez que um deles assume o volante.

A liberação de abastecimento em postos de gasolina, gás ou mesmo em estações de recarga para carros elétricos, pode ser liberada e tarifada quando o usuário aproxima seu telefone celular com NFC de um local específico.

Sistemas de pagamento com NFC

Das várias aplicações possíveis com o NFC mostradas no item anterior, uma merece atenção especial: sistemas de pagamento onde toda a autenticação e liberação acontece com o uso de chips NFC.

Chegar numa cafeteria da moda e poder pagar pelo seu café com créditos que estão embutidos em seu celular já não é mais uma grande novidade lá fora, e também já começa a estar disponível aqui no Brasil, como se vê num cartaz de divulgação na porta de uma Starbucks, que colocamos na a figura 14:

A cafeteria americana Starbucks já tem um sistema de pagamentos aqui no Brasil utilizando um APP para celular.
Figura 14 – A cafeteria americana Starbucks já tem um sistema de pagamentos aqui no Brasil utilizando um APP para celular.

Mas o que estamos tratando é um passo além: é ter toda a autenticação sendo feita pelo chip NFC em conjunto com um APP no celular, dando mais segurança à transação bancária e podendo ser utilizada por diversos estabelecimentos, não apenas por uma única marca com o seu APP proprietário.

Os equipamentos de ponto de venda (POS – as máquinas de cartão de crédito), os sistemas móveis de POS (mPOS) e os sistemas puramente móveis, tendo como base o telefone celular, são campos de atuação para o NFC que está crescendo muito atualmente.

O dinheiro de plástico, como se costuma chamar o uso de cartões de crédito e débito para pagamento de contas, está tendendo a migrar para o dinheiro digital, onde os cartões de crédito e débito estão migrando para dentro do telefone móvel.

Se analisarmos a evolução dos cartões, iremos perceber que começamos com as tarjas magnéticas, passamos pelos cartões com chip, chegamos aos cartões que já são etiquetas eletrônicas NFC e vamos abolir estes cartões plásticos, porque eles vão migrar para dentro dos dispositivos móveis.

As características destes tipos de cartões são mostradas a seguir:

Fita magnética

Os dados são armazenados num pedaço de material magnético colado no cartão.

  • Facilmente clonável;
  • Não permite interações com os dados da fita;
  • Baixa durabilidade, pouca vida útil.
NFC-MAGNETIC-CARD

Chip eletrônico no cartão

Um circuito eletrônico resistente a invasões e com alta segurança contém os dados bancários.

  • Mais difícil de ser clonado;
  • Pode ser regravado durante o ciclo de utilização;
  • Boa durabilidade.
NFC-CHIP-CARD

Cartões com comunicação sem fio

Além do chip existente na versão anterior, este tipo de cartão carrega também um CI NFC. Assim, pode funcionar em terminais antigos, que têm apenas o leitor do chip seguro, como também nos terminais novos, que usam a tecnologia NFC.

  • Muito difícil de ser clonado;
  • Permite regravação e interações com o sistema de pagamento;
  • Pode utilizar o sistema NFC para completar a transação e adicionar mais segurança ao sistema;
  • Tem grande durabilidade, já que por diversas vezes o sistema faz a transação sem precisar de contato físico com o cartão, usando a funcionalidade NFC.
NFC-CONTACTIC-LESS-CARD

Celular como cartão de crédito

Um chip NFC dentro do telefone celular habilita a transação eletrônica.

  • Diversos cartões de crédito e de débito podem ser habilitados num mesmo telefone, uma vez que o hardware é o mesmo e o software fará a diferenciação entre os cartões, como mostra a Figura 15.
NFC no celular

Figura 15 – Dentro do telefone celular o NFC Controler poderá falar com diferentes App Processor, permitindo assim o uso de diversos cartões em um único celular.

  • A durabilidade é a mesma do seu telefone celular;
  • Melhor sistema de pagamento até agora.
NFC-MOBILE-PAYMENTS

Podemos ver no gráfico da figura 16, como a adoções e uso de cada uma destas tecnologias está ocorrendo ao longo do tempo.

Gráfico que mostra a introdução, crescimento, amadurecimento e declínio das tecnologias presentes em sistemas de pagamento.
Figura 16 – Gráfico que mostra a introdução, crescimento, amadurecimento e declínio das tecnologias presentes em sistemas de pagamento.

Do lado dos desenvolvedores de software, gigantes como a Apple e a Google já têm sistemas que podem ser embutidos dentro dos seus celulares que habilitam o pagamento, como o Google Wallet, Android Pay e Apple Pay, mostrados na Figura 17.

Sistemas de pagamento através de telefone celular com Android e com iOS.
Figura 17 – Sistemas de pagamento através de telefone celular com Android e com iOS.

Isto também representa uma boa oportunidade para os desenvolvedores de sistemas embarcados, uma vez que as novas máquinas de cartão de crédito deverão ter estas funcionalizades implementadas.

Para quem desenvolve equipamentos com eletrônica embarcada, o diagrama de blocos genérico mostrado na Figura 18.

Diagrama de blocos genérico de um hardware para POS ou mPOS.
Figura 18 – Diagrama de blocos genérico de um hardware para POS ou mPOS.

Outro aspecto que deve ser considerado é a possibilidade dos sistemas de pagamento estarem habilitados em Wearables, permitindo que as pulseiras e relógios inteligentes, que estão conectadas ao telefone celular, sejam utilizados para fazer o pagamento, caso mostrado na Figura 19.

Os Wearables podem ser utilizados para fazer o pagamento.
Figura 19 – Os Wearables podem ser utilizados para fazer o pagamento.

Ferramentas para trabalhar com NFC

Vamos selecionar aqui algumas ferramentas para que você, desenvolvedor de sistemas embarcados, possa começar a trabalhar com NFC.

Dentre os inúmeros fabricantes de semicondutores que conheço, resolvi focar em três que estão com produtos muito interessantes para esta área: Texas Instruments, ST e NXP.

Vamos a eles.

ST

Com uma linha bem completa de ferramentas de testes, a ST possui kits de desenvolvimento que abrangem toda uma gama de aplicações, indo dos mais simples, como é o caso de etiquetas, até placas completas de teste, com integração entre diversos rádios e o NFC.

Uma amostra desta linha de kits de desenvolvimento é vista na Figura 20.

Alguns dos diversos kits de desenvolvimento da ST para trabalhar com NFC.
Figura 20 – Alguns dos diversos kits de desenvolvimento da ST para trabalhar com NFC.

CLOUD-ST25TA

Este é o kit de demonstração dos chips para etiquetas NFC, compatíveis com a norma ISO 14443-A, mais simples que a ST disponibiliza.

Minimalista, ele possui a antena, o CI e os pinos de comunicação, permitindo gravação e leitura dos dados, como mostra a Figura 21.

Kit CLOUD-ST25TA.
Figura 21 – Kit CLOUD-ST25TA.

Em seu diagrama em blocos nota-se que a comunicação de dados é feita através de apenas um pino, mostrado na Figura 22.

Diagrama em blocos do kit CLOUD-ST25TA.
Figura 22 – Diagrama em blocos do kit CLOUD-ST25TA.

Na página no fabricante encontram-se uma coletânea de informações deste kit, como os arquivos gerbers para reprodução, esquema elétrico, MANUAL DE USUÁRIO e algumas aplicações prontas para testar.

Este kit pode ser adquirido no site da AVNET, através deste link.

M24LR-DISCOVERY

Este é um kit muito versátil e interessante para quem vai trabalhar com NFC, mostrado na Figura 23. Isto porque o kit e o chip que nele vem inserido inclui também a função de Energy Harvesting.

Isto significa dizer que o seu telefone celular pode gerar a energia necessária, através do chip de NFC, para alimentar a um microcontrolador na sua aplicação.

Kit M24LR-Discovery.
Figura 23 – Kit M24LR-Discovery.

Composto de duas placas, outra facilidade proporcionada por este kit é a possibilidade de você desenvolver a sua aplicação sem a necessidade de um telefone celular para testar, uma vez que uma das placas emula o que o telefone faria, enquanto a outra cuida da etiqueta alvo com a função Energy Harvesting.

Na página do fabricante encontram-se uma coletânea de informações deste kit, como os arquivos gerbers para reprodução, esquema elétrico, MANUAL DE USUÁRIO e algumas aplicações prontas para testar.

M24SR-DISCOVERY

Diferente da LR, a placa SR tem algumas funcionalidades a mais para que o desenvolvedor possa colocar a aplicação de NFC para rodar, mostradas na Figura 24, como por exemplo display, joystick, módulo Bluetooth, saída de áudio e um microcontrolador STM32F103, vistos no diagrama de blocos da Figura 25.

Com esta placa é possível já pensar no desenvolvimento de uma solução completa, com todos os testes sendo executados diretamente nesta placa e com dados sendo trocados via Bluetooth com outros dispositivos.

Kit M24SR-Discovery.
Figura 24 – Kit M24SR-Discovery.
Diagrama em blocos do Kit M24SR-Discovery.
Figura 25 – Diagrama em blocos do Kit M24SR-Discovery.

Na PÁGINA DO FABRICANTE encontram-se uma coletânea de informações deste kit, como os arquivos gerbers para reprodução, esquema elétrico, MANUAL DE USUÁRIO e algumas aplicações prontas para testar.

Este kit pode ser adquirido no site da AVNET, através deste link.

X-NUCLEO-NFC01A1

Para quem já conhece a série de placas de testes da ST chamadas de NUCLEO BOARDS, este é o melhor kit de desenvolvimento para NFC!

Isto porque ele é uma placa em anexo, do tipo SHIELD, compatível com o padrão de conectores do ARDUINO, e que pode ser utilizada em qualquer kit, de qualquer fabricante, que mantenha este mesmo padrão, como se pode ver na Figura 26 e no diagrama em blocos da Figura 27.

Kit X-NUCLEO-NFC01A1.
Figura 26 – Kit X-NUCLEO-NFC01A1.
Diagrama em blocos do Kit X-NUCLEO-NFC01A1.
Figura 27 – Diagrama em blocos do Kit X-NUCLEO-NFC01A1.

Na PÁGINA DO FABRICANTE encontram-se uma coletânea de informações deste kit, como os arquivos gerbers para reprodução, esquema elétrico, MANUAL DE USUÁRIO e algumas aplicações prontas para testar.

Este kit pode ser adquirido no site da AVNET, através deste link.

NXP

Com um longo histórico de desenvolvimento de chips e kits para NFC, a NXP tem uma página dedicada em seu site para mostrar todos os recursos de desenvolvimento disponíveis aos amantes da eletrônica embarcada, no link a seguir NXP-NFC:

NFC-NXP

Dentre a grande gama de kits disponíveis, vamos mostrar alguns que julgamos ser bem interessantes para quem vai desenvolver aplicações embarcadas com NFC.

ArchiTech Louvre Board

A placa Louvre, feita pelo time da ArchiTech, reúne uma coleção de periféricos bem interessantes para as aplicações com NFC, como se pode ver na Figura 28 e no diagrama em blocos da Figura 29.

Kit Louvre Board, da ArchiTech.
Figura 28 – Kit Louvre Board, da ArchiTech.
Diagrama em blocos do Kit Louvre Board, da ArchiTech.
Figura 29 – Diagrama em blocos do Kit Louvre Board, da ArchiTech.

Dentre elas podemos destacar o display com tecnologia e-Ink, o mesmo dos leitores de livros como o Kindle, da Amazon.

Estes displays têm baixíssimo consumo, auto contraste e podem manter as informações na tela sem gastar energia nem se deteriorar.

Outro diferencial deste kit de desenvolvimento é a possibilidade de ler dados de RFID e NFC, já que as duas tecnologias estão presentes, em chips separados na placa.

Acompanha ainda o kit um teclado capacitivo e um microcontrolador, permitindo programações customizadas.

Aplicações feitas em seu telefone celular podem transmitir imagens da tela do telefone diretamente para o display, como se pode ver na Figura 30.

App que transfere dados e imagens do celular para o Kit Louvre Board, da ArchiTech.
Figura 30 – App que transfere dados e imagens do celular para o Kit Louvre Board, da ArchiTech.

Na PÁGINA DO FABRICANTE encontram-se uma coletânea de informações deste kit, como os arquivos gerbers para reprodução, esquema elétrico, MANUAL DE USUÁRIO e algumas aplicações prontas para testar.

Este kit pode ser adquirido no site da AVNET, através deste link.

ArchiTech TUSA Board

Este já é um kit compatível com a linha de placas de desenvolvimento da NXP conhecidas como LCPXpresso, visto na Figura 31.

O mesmo conceito que se tem de placas de expansão para os ARDUINOS, os Shields, tem-se também aqui com as LPCXpresso e a placa TUSA.

Basta encaixa-la numa LPCXpresso, carregar os códigos e colocar as funcionalidades do NFC para rodar.

Kit Tusa Board, da ArchiTech.
Figura 31 – Kit Tusa Board, da ArchiTech.

Na PÁGINA DO FABRICANTE encontram-se uma coletânea de informações deste kit, como os arquivos gerbers para reprodução, esquema elétrico, MANUAL DE USUÁRIO e algumas aplicações prontas para testar.

Este kit pode ser adquirido no site da AVNET, através deste link.

CLEV663

Está ai um kit bem simples e muito funcional. Apenas o chip de leitura do NFC, alguns reguladores de tensão e uma interface serial para fazer a comunicação com um PC ou qualquer outro dispositivo do gênero.

Fácil de utilizar, pode servir como uma excelente ferramenta para quem quer testar a capacidade de transmissão de dados de uma etiqueta NFC, verificando pela interface serial se tudo que foi gravado está realmente presente na etiqueta.

Pode, por isto mesmo, servir como base para se construir um leitor de dados NFC de baixo custo.

Na Figura 32 se pode ver o aspecto físico do kit e na Figura 33 se pode ver seu diagrama em blocos.

Kit CLEV663.
Figura 32 – Kit CLEV663.
Diagrama em blocos do Kit CLEV663.
Figura 33 – Diagrama em blocos do Kit CLEV663.

Na PÁGINA DO FABRICANTE encontram-se uma coletânea de informações deste kit, como os arquivos gerbers para reprodução, esquema elétrico, MANUAL DE USUÁRIO e algumas aplicações prontas para testar.

Este kit pode ser adquirido no site da AVNET, através deste link.

NTAG I2C Explorer Demonstration and Development Kit (OM5569/NT312C)

Um dos melhores kits para desenvolvimento com NFC que eu tive acesso até agora, faz uso dos recursos de Energy Harvesting para alimentar um MCU, diplay e leds.

O blister no qual o kit vem encartado, contém uma série de placas para fazer os testes e o desenvolvimento das aplicações, mostrado na Figura 34.

Placas que compõem o Kit OM5569/NT312C.
Figura 34 – Placas que compõem o Kit OM5569/NT312C.

A utilização deste kit em conjunto com um telefone celular com tecnologia NFC permite explorar todos os recursos possíveis e imagináveis, como se mostra na Figura 35., inclusive o recurso de Energy Harvesting, onde o próprio celular gera a energia suficiente para alimentar display, led e o MCU que está na placa.

Utilização do Kit OM5569/NT312C em conjunto com um telefone celular com NFC.
Figura 35 – Utilização do Kit OM5569/NT312C em conjunto com um telefone celular com NFC.

Na PÁGINA DO FABRICANTE encontram-se uma coletânea de informações deste kit, como os arquivos gerbers para reprodução, esquema elétrico, MANUAL DE USUÁRIO e algumas aplicações prontas para testar.

Este kit pode ser adquirido no site da AVNET, através deste link.

OM5577: PN7120 NFC Controller SBC Kit

Até agora vimos e tratamos de kits de NFC que se comunicam com microcontroladores na troca de dados e informações.

Mas e se quisermos fazer uma comunicação entre o sistema NFC e um processador? Essa é a ideia deste kit da NXP, visto na Figura 36, onde existe um adaptador para colocar o rádio NFC para falar com uma Beagle Bone Black, que usa processador da Texas Instruments, ou com uma Raspberry PI, que usa processador da Broadcom.

O kit é composto por três placas, sendo que uma é a que contém o chip NFC e duas que são adaptadoras para conectar ou na BBB ou na Rasp Pi, como mostra a Figura 37.

Kit OM5577/PN7129S.
Figura 36 – Kit OM5577/PN7129S.
Detalhes das placas que compõem o Kit OM5577/PN7129S.
Figura 37 – Detalhes das placas que compõem o Kit OM5577/PN7129S.

Na PÁGINA DO FABRICANTE encontram-se uma coletânea de informações deste kit, como os arquivos gerbers para reprodução, esquema elétrico, MANUAL DE USUÁRIO e algumas aplicações prontas para testar.

Este kit pode ser adquirido no site da AVNET, através deste link.

OM5597: Point of Sales Reference Design

Que tal desenvolver uma máquina de leitura de cartões de crédito completa, já com a tecnologia NFC embutida? É o que se pode fazer com esta EVM da NXP, mostrada na Figura 38.

Kit OM5597 - POS.
Figura 38 – Kit OM5597 - POS.

Por ser uma solução completa, o diagrama de blocos da na Figura 39, mostra todas as funcionalidades que estão disponíveis:

Diagrama em blocos do Kit OM5597 - POS.
Figura 39 – Diagrama em blocos do Kit OM5597 - POS.

Na PÁGINA DO FABRICANTE encontram-se uma coletânea de informações deste kit, como os arquivos gerbers para reprodução, esquema elétrico, MANUAL DE USUÁRIO e algumas aplicações prontas para testar.

Este kit pode ser adquirido no site da AVNET, através deste link.

Texas Instruments

A Texas tem atuado em duas grandes e diferentes áreas para ajudar aos desenvolvedores de sistemas embarcados que pretendem ter seus dispositivos em seus produtos.

A primeira são as dos diversos kits de desenvolvimento (Figura 40), similares aos outros dois fabricantes que mostramos aqui, e que estão disponíveis para compra nos links que iremos mostrar a seguir.

Kits de desenvolvimento para NFC da Texas Instruments.
Figura 40 – Kits de desenvolvimento para NFC da Texas Instruments.

A segunda opção são os projetos desenvolvidos pela empresa (Figura 41), mas que não estão disponíveis para venda (você não consegue comprar a placa do kit de um projeto).

Apesar de não ser vendável (não há um link na página da TI para comprar estes kits), estes projetos tâm todos os arquivos desenvolvidos pela Texas disponíveis para download, o que inclui a lista de materiais, os esquemas elétricos, arquivos gerber, softwares, firmwares, etc. de modo que o desenvolvedor possa reproduzi-los por conta própria e utiliza-lo como referência para novos produtos.

Projetos desenvolvidos pela Texas com a tecnologia NFC.
Figura 41 – Projetos desenvolvidos pela Texas com a tecnologia NFC.

RF430FRL152HEVM

A série de placas Launchpad da Texas Instruments é bem famosa por conta de ser algo de baixo custo e proporcionar facilmente o teste de determinada tecnologia.

Não é diferente com o NFC. A placa RF430FRL152HEVM permite testar o microcontrolador da família MSP430 que tem um transponder de NFC integrado, memória FRAM, produzindo assim um SOC (System on Chip) para NFC, cujo diagrama de blocos é mostrado na Figura 42.

Diagrama em blocos dos MCUs da família MSP430 que tem NFC integrado.
Figura 42 – Diagrama em blocos dos MCUs da família MSP430 que tem NFC integrado.

Ao espetar a placa na porta USB do computador, através de um cabo, já se pode rodar aplicações para fazer os testes e depurações de exemplos, tendo ainda acesso a diversas funcionalidades de hardware como sensores de luminosidade e temperatura, mostrados na Figura 43.

Aspecto físico da placa Launchpad de MSP430 com NFC.
Figura 43 – Aspecto físico da placa Launchpad de MSP430 com NFC.

Na Figura 44 tem-se o diagrama de blocos desta placa, onde se pode ver todos os elementos que a compõem.

Diagrama de blocos da Launchpad de MSP430 com NFC.
Figura 44 – Diagrama de blocos da Launchpad de MSP430 com NFC.

Na PÁGINA DO FABRICANTE encontram-se uma coletânea de informações deste kit, como os arquivos gerbers para reprodução, esquema elétrico, MANUAL DE USUÁRIO e algumas aplicações prontas para testar.

Este kit pode ser adquirido no site da AVNET, através deste link.

TRF7970AEVM

Outro kit para trabalhar com NFC que é bem interessante é o TRF7970AEVM, mostrado na Figura 45.

Kit TRF7970AEVM.
Figura 45 – Kit TRF7970AEVM.

Com uma interface USB nativa, basta conectar este kit na porta USB do seu computador, fazer o update do firmware e começar a comunicação com etiquetas NFC imediatamente.

Há, inclusive, a possibilidade deste kit atuar em conjunto com a LaunchPad mostrada anteriormente, onde a troca de dados entre dois dispositivos NFC pode ser efetuada, como mostra a Figura 46.

 Comunicação de dados entre os Kits TRF7970AEVM e RF430FRL152HEVM.
Figura 46 – Comunicação de dados entre os Kits TRF7970AEVM e RF430FRL152HEVM.

Na PÁGINA DO FABRICANTE encontram-se uma coletânea de informações deste kit, como os arquivos gerbers para reprodução, esquema elétrico, MANUAL DE USUÁRIO e algumas aplicações prontas para testar.

Este kit pode ser adquirido no site da AVNET, através deste link.

Conclusão

O sistema NFC veio para ficar.

Cada vez mais veremos estas funcionalidades integradas a dispositivos eletrônicos de modo a facilitar a comunicação de dados entre usuários e máquinas.

Efetuar um pagamento de forma rápida e segura, configurar um roteador de WiFi de forma simples e eficiente, identificar uma falha e alterar parâmetros em produtos da linha branca a um simples encostar de telefone celular, tudo isto vai estar brevemente disponível em todos os elementos ao seu redor.

Você está preparado para desenvolver sistemas embarcados com esta tecnologia?

Espero ter conseguido mostrar alguns dos caminhos para que você consiga fazer seus novos produtos e projetos no mercado com estas facilidades embutidas.

Sobre a Avnet do Brasil*

Avnet do Brasil é uma empresa global, com mais de 70 anos. Somos um dos maiores distribuidores de produtos Eletrônicos, em nível mundial. Distribuímos os mais renomados fabricantes de Componentes Passivos, Eletro-Mecânicos, Conectores e Semi-Condutores. Informações completas sobre nossa corporação poderão ser obtidas em nosso site e especificamente sobre produtos eletrônicos em www.em.avnet.com. Temos mais de 150 fornecedores, dispomos de estoque nos Estados Unidos e Brasil, todas nossas cotações são elaboradas mediante a informação do PN dos produtos.

(*) esse post foi patrocinado pela Avnet do Brasil.

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Hardware » NFC (Near Field Communication) – Aplicações e uso
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joao
joao
28/09/2018 10:26

Olá Alessandro Parabéns pelo seu Artigo.

https://www.embarcados.com.br/nfc-near-field-communication/

gostei bastante do kit ArchiTech Louvre Board, porén nao estou mais encontrando ele na página de vendas onde colocada como referencia.

Jefferson Candido de Oliveira
Jefferson Candido de Oliveira
06/06/2018 09:17

Trabalho com Propriedade industrial e estou desenvolvendo um patente para meu cliente com base nas etiquetas NFC. Achei o artigo muito esclarecedor. Obrigado.

José Jorge Rodrigues Barata
08/04/2018 12:10

Aqui no Brasil, o padrão ISO 14443 é o único utilizado? Pergunto porque precisei fazer um protótipo que se comunicasse com um tag NFC ISO 15693 e não encontrei. Tive que importar dos EUA um módulo compatível com os dois padrões.

No mais, parabéns pelo ótimo artigo.

Edgard Salas
Edgard
10/03/2018 16:12

Oi, achei muito interessante. Estou tentando desenvolver uma aplicação usando a "libnfc" mas não tenho uma explicação do que fazem as funções dessa livraria, onde posso achar uma descrição das funções da "libnfc" e os parâmetros que ela recebe como argumentos de entrada?.

Desde já agradeço pela ajuda que possa me dar.

Abraço
Edgard

muttley_br
muttley_br
12/06/2016 18:53

Excelente artigo, Alessandro! Parabéns! Sou doido pelo universo NFC, acompanho desde a concepção e também já brinquei bastante com os kits da Texas. Só que por algum motivo, a tecnologia não "engrena". Há tempos se fala de pagamentos por smartphone+NFC, e só hoje no Brasil é possível ver o símbolo nas máquinas de cartões. Pouquíssimas lojas/cafeterias arriscam um device dedicado, e as operadoras de cartão - que deveriam estimular o NFC - só fazem propaganda (a lenda do "Visa PayWave", por exemplo). Apenas o Banco do Brasil "ousou" e criou um app que vincula o cartão de crédito, mas já… Leia mais »

Marcelo Jo
Marcelo Jo
08/06/2016 10:33

Show esse artigo. Eu já desenvolvi uma aplicação usando NFC usando uma das placas da ST. Na verdade não tem mistério, é muito fácil de desenvolver e os fabricantes tem diversos app notes pra ajudar.

Alessandro Cunha
afcunha
08/06/2016 08:49

E a MASTERCARD e a VISA já está iniciando os testes de pagamentos eletrônicos utilizando chips NFC dentro de WEARABLES:

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