基于NFC的智能門鎖的設計

李滿玲 李振帆

摘 要：隨著移動互聯和NFC技術的飛速發展，Android智能手機作為信息終端的用途越來越大。本文提出將Android智能手機替代機械鑰匙實現開/關門的作用，并且完成了對NFC智能門鎖的設計，以對智能門禁系統的發展提供了一種可供參考的思路。

關鍵詞：NFC 智能門鎖 Android 智能門禁

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）02（a）-0003-02

The Design of Intelligent Lock Based on NFC

Li Manling1 Li Zhenfan2

（1.The Department of industrial design，Hunan automotive engineering Career College，ZhuZhou Hunan，412001，China；

2.Yongye intelligent lock Co.Ltd，ShenZhen Guangdong，518000，China）

Abstract：With the rapid development of mobile Internet and NFC technology， Android intelligent mobile phone as an information terminal uses more and more.The Android intelligent mobile phone instead of mechanical keys to achieve open/closed， and completed the design of NFC intelligent door lock，in order to develop intelligent entrance guard system provides a reference method.

Key Word：NFC；Intelligent Door Lock；Android；Intelligent Control

隨著移動互聯網技術的不斷發展，Android智能手機逐漸成為人們生活中不可或缺的信息終端。越來越多的用戶用Android智能手機代替手表、MP3、電腦等[1]。NFC（Near Field Communication）技術是一種優秀的近距離無線通信技術，具有低功率、低價格、兼容性的特點[2]。將NFC技術和移動互聯技術相結合的思路使得智能門禁系統的發展將產生新的質的變化。用Android智能手機代替機械鑰匙實現開關門將成為智能門禁系統發展的一種趨勢[3]。本文主要對NFC智能門禁系統中的NFC智能門鎖進行研究，研究的方向主要從其軟件結構和硬件結構兩個方面進行設計。

1 NFC智能門鎖的軟件設計

NFC智能門鎖的軟件設計主要包括傳輸數據包、程序處理流程和程序設計等三個方面的描述[4]。

1.1 傳輸數據包

NFC智能門鎖的傳輸數據包主要是與NFC門鎖監控器和NFC智能鑰匙交互的數據包。

1.2 程序處理流程

NFC智能門鎖的程序處理流程主要包括以下十二個步驟：第一步，啟動主程序。第二步，檢查NFC智能門鎖的配置狀態。第三步，根據其配置狀態判斷NFC智能門鎖是否已初始化。第四步，若NFC智能門鎖未被初始化，那么主程序判斷該NFC智能門鎖是否已通過USB數據接口已門禁監控中心系統相連。第五步，若該NFC智能門鎖未連接門禁監控中心系統，那么主程序調用告警方法閃爍三次紅燈后退出，NFC智能門鎖停止工作。第六步，若該NFC智能門鎖已連接門禁監控中心系統，那么主程序調用NFC智能門鎖的初始化方法將門禁監控中心系統的系統名稱與通訊密碼、門鎖監控器的通訊密碼以及NFC智能門鎖的通訊密碼寫入NFC智能門鎖的NFC芯片中的智能卡中，設置變量i的值為1。第七步，若NFC智能門鎖已被初始化，那么主程序設置變量i的值為1。第八步，主程序判斷變量i的值是否為1，如果變量i的值不是1，那么主程序退出，NFC智能門鎖停止工作；否則，主程序進入循環接收和發送加密數據包的狀態—— 監控進出NFC智能門鎖的數據包。第九步，每次解密數據包前，主程序將檢查當前調用的子程序是否會出現異常，若出現異常，主程序將變量i的值置為0并退出，否則將執行數據包解密程序。第十步，在解密數據包的過程中，解密程序調用數據包檢查函數來檢查該數據包的數據完整性。第十一步，若該數據包不完整，那么主程序銷毀該數據包。第十二步，若該數據包為完整的數據包，那么主程序讀取數據包解密后的包中標識符的值，并根據該值進行下一步的操作。NFC智能門鎖的程序處理流程圖如圖1所示。

1.3 程序設計

NFC智能門鎖控制程序是一個長期運行在NFC智能門鎖上、用于控制NFC智能門鎖的開/關門的應用程序。它主要包括一個NFC智能門鎖的啟動主程序類“NfcLock Actor”、一個NFC設備代理類“Proximity Device”、一個與NFC門鎖監控器交換NDEF數據的類“NdefLaunchApp Record”、一個與NFC智能鑰匙交換NDEF數據的類“NdefAndroid AppRecord”、一個遵循NDEF標準的類“NdefRecord”和一個枚舉類型“TypeName FormatType”。其中，類“NfcLockActor”用于初始化NFC智能門鎖、監控自身的工作狀態并定期向NFC門鎖監控器發送告警信息、接收和發送數據包、加/解密數據包以及記錄日志。類“ProximityDevice”用于獲取NFC智能門鎖上的NFC設備，并啟動NFC應用程序與NFC門鎖監控器或NFC智能鑰匙上的NFC應用程序進行通信—— 兩者的標簽之間進行數據交換。類“NdefAndroidAppRecord”以一種更為便利的方式為NFC智能門鎖與NFC智能鑰匙進行通信提供統一格式化的的NFC標簽。類“NdefLaunchAppRecord”以一種更為便利的方式為NFC智能門鎖與NFC門鎖監控器進行通信提供統一格式化的NFC標簽。類“NdefRecord”為NFC智能門鎖與NFC門鎖監控器或NFC智能鑰匙進行通信提供一種通用格式的NFC標簽。枚舉類型“TypeNameFormatType”根據NFC論壇定義的格式，統一命名類型名稱的格式。

2 NFC智能門鎖的硬件結構的設計

NFC智能門鎖的硬件結構主要由一塊集成電路板、一組門鎖電源、一個USB接口、一個基于ARM926的處理器芯片、兩個NFC芯片、一個門鎖轉動機械接口和一個SD卡接口組成。門鎖電源接口、USB接口、門鎖控制器芯片、NFC芯片、門鎖轉動機械接口和SD卡接口嵌在集成電路板上，它們之間通過集成電路板上的相關電路相連接。其中，門鎖電源接口為NFC智能門鎖的集成電路板及其上的各電氣元件提供5V的穩定電壓。USB接口是初始化NFC智能門鎖的數據接口。門鎖控制器芯片為NFC智能門鎖的數據交換和程序調度處理器，它主要包括一塊256KB的SSD內存芯片和一個基于ARM926的微處理器芯片。

3 結語

本文詳細描述了NFC智能門鎖的軟件結構和硬件結構的設計思路，并給出了NFC智能門鎖的程序處理流程圖，為智能門禁系統的發展提供了可供參考的思路。在后續的工作中，我們將繼續研究智能門禁系統中其它組件的設計，并應用于實踐中。

參考文獻

[1] Hung Ming Chen，Po Hung Chen， Yong Zan Liou，Zhi Xiong Xu，Yeni Ouyang.Design of a Smart Remote Controller Framework Based on Android Mobile Devices[J]. Scientific.Net， 2011，7：1607-1612.

[2] NFC Forum.Type 3 Tag Operation Specification[EB/OL][2011-06-28]. http：//www.nfc-forum.org.

[3] J.Noll，J.Carlos，L.Calvet，K.Myksvoll.Admittance Services through Mobile Phone Short Messages[C].UniK， Telenor R&D，Norway.IEEE，2006.

[4] 劉希若.無線門禁系統的設計與實現[J].科技廣場，2007（7）：33-40.