一种基于NFC手机的身份识别系统及方法

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2024年4月28日发(作者：)

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利说明书

(21)申请号 CN2.7

(22)申请日 2014.04.08

(71)申请人 杭州电子科技大学

地址 310018 浙江省杭州市下沙高教园区2号大街

(72)发明人 陈科明 徐春艳 曾佳 严迪科

(74)专利代理机构 杭州求是专利事务所有限公司

代理人 杜军

(51)

G06K17/00

H04M1/725

(10)申请公布号 CN 104021402 A

(43)申请公布日 2014.09.03

权利要求说明书 说明书 幅图

(54)发明名称

一种基于NFC手机的身份识别系

统及方法

(57)摘要

本发明公开了一种基于NFC手机

的身份识别系统及方法，包括上位机控制

模块、通信模块、阅读器模块、NFC手机

设备。所述的上位机控制器模块和网关之

间的通信采用无线通信模式；所述的网关

模块的UART驱动模块与主控制器的

UART驱动模块之间采用UART通信；所

述的主控制器的SPI驱动模块与射频读写

器模块的SPI驱动模块之间采用SPI通

信；所述的射频读写器模块与其所在频段

的手机NFC标签之间通过无线射频场的方

式进行数据通信。本发明解决了用户丢弃

传统卡片，便于携带，节省资源等的问

题。

法律状态

法律状态公告日

法律状态信息

2021-05-28

专利权的转移

2016-11-30

授权

2014-10-08

实质审查的生效

2014-09-03

公开

法律状态

专利权的转移

授权

实质审查的生效

公开

权 利 要 求 说 明 书

1.一种基于NFC手机的身份识别系统包括上位机控制模块、通信模块、阅读器模

块和NFC手机设备，其特征在于：

所述的上位机控制模块采用手机或电脑；

所述的通信模块采用内网数据传输通道和外网数据传输通道；数据传输通道中的网

关模块包括ARM处理器STM8S105K6T6C、射频芯片CC1101；

所述的阅读器模块包括系统主控制器模块和射频读写模块，其中系统主控制器模块

包括采用ARM处理器STM32S103V8T6；射频读写模块包括射频识别芯片RC522

和天线；

所述的NFC手机设备包括包含NFC射频模块的NFC手机和安装有手机卡模拟方

式的NFC应用程序；

所述的上位机控制器模块和通信模块之间的通信采用无线通信模式；所述的通信模

块与ARM处理器STM32S103V8T6之间采用UART通信；所述的ARM处理器

STM32S103V8T6与射频读写模块之间采用SPI通信；所述的射频读写模块与其所

在频段的NFC手机之间通过无线射频场的方式进行数据通信；

所述的阅读器模块的系统主控制器模块包括ARM处理器STM32S103V8T6,电阻

R1、R2、R3、R4、R7、R9、R11、R12、R14、R15，晶振Y1、Y2，电容C13、

C14、C24、C26、C28，主控芯片复位按键sw1；ARM处理器STM32S103V8T6的

90脚、77脚、72脚、76脚、89脚分别接电阻R1、R2、R3、R4的一端，电阻R1、

R2、R3、R4的另一端接下载口jtag_8；ARM处理器STM32S103V8T6的37脚和

94脚分别接电阻R7和R12的一端，电阻R7和R12的另一端接地；ARM处理器

STM32S103V8T6的47脚和48脚分别接电阻R9和R11的一端，电阻R9和R11

分别接通信模块中的ARM处理器STM8S105K6T6C的16脚和15脚；ARM处理

器STM32S103V8T6的6脚和14脚分别接电阻R14和R15的一端，电阻R14和

R15的另一端接+3.3V源；ARM处理器STM32S103V8T6的8脚、9脚分别接晶振

Y1和电容C13、C14的一端，电容C13、C14的另一端接地，ARM处理器

STM32S103V8T6的12脚、13脚分别接晶振Y2和电容C24、C26的一端，电容

C24、C26的另一端接地；ARM处理器STM32S103V8T6的51脚、52脚、53脚、

54脚、64脚分别射频读写模块中RC522芯片的24脚、31脚、30脚、29脚、6脚；

所述的阅读器模块的射频读写模块包括RC522芯片，电阻R5、R6、R8、R10、

R135，晶振Y3，天线，电容C15、C16、C17、C18、C19、C20、C21、C22、C25、

C27、C29；RC522芯片的24脚、31脚、30脚、29脚、6脚分别接ARM处理器

STM32S103V8T6的51脚、52脚、53脚、54脚、64脚；RC522芯片的11脚、13

脚分别接电阻R8和R10的一端，电阻R8的另一端接电容C16和C17的一端，电

阻R10的另一端接电容C20和C23的一端；RC522芯片的21脚、22脚分别接电

容C25、C27的一端和晶振Y3，电容C25、C27的另一端接地；RC522芯片的16

脚接电容C29，电容C29的另一端接地；天线接电容C15、C16、C18、C19、C21、

C22一端，电容C15、C16、C18、C19、C21、C22的另一端分别接电阻R6一端、

电阻R8另一端、接地、接地、接地、接地。

2.一种基于NFC手机的身份识别方法，使用如权利要求1所述的系统，其特征在

于该方法包括以下步骤：

步骤（1）：给身份识别系统上电，手机经无线通信模式将开始身份验证命令发送

给网关模块；

步骤（2）：网关模块接收到客户端的控制指令，寻找对应的某台阅读器模块，将

接收的指令经过串口传递给阅读器模块，阅读器模块进入工作状态；

步骤（3）：指定阅读器模块的ARM处理器STM32S103V8T6从串口接收到命令，

识别该功能命令，并命令射频读写模块执行相应的识别或是读写功能；

步骤（4）：手机相应身份验证卡模式功能打开，将手机靠近阅读器模块射频场；

步骤（5）：阅读器模块识别手机NFC标签信息，若射频读写模块识别到正确的标

签，则将接收到的信息传递给ARM处理器STM32S103V8T6，ARM处理器

STM32S103V8T6再将信息传递给网关模块，网关模块通过内网或是外网的方式将

接收到的信息传到手机，进入步骤（6）；若接收到错误信息，则跳转到步骤（4）；

步骤（6）：手机接收到信息与数据库中的信息进行身份验证，如果正确，将信息

反馈给ARM处理器STM32S103V8T6，执行相应的功能；

步骤（7）：身份识别完成。

说 明 书

技术领域

本发明属于物联网技术领域，涉及NFC领域，具体涉及一种基于NFC手机的身份

识别系统及方法。

背景技术

NFC（Near Field Communication，近场通信)技术是由飞利浦公司发起，由诺基亚、

索尼等著名厂商联合主推的一项短距离无线通信技术，其利用磁场感应实现电子设

备近距离之间的通信。因其传输的距离不超过10厘米的安全性通信而受到业界的

关注。目前，市场上集成NFC功能的设备越来越多，以智能手机为例，其手机上

集成NFC功能类似与手机上集成蓝牙功能一般，已经成为手机的必备功能之一。

NFC手机是指带有NFC模块的手机，其具有三种工作模式：读卡器模式、卡模式

和点对点通信模式。其中卡模式可以将手机模拟成一张非接触卡，如门禁卡、银行

卡、公交卡等等。便于携带、查询。为此，针对NFC技术所带来的各种优势，每

个运营商的情况不一样，其未来的新业务也不一样，故而针对不同的运营商而言，

基于NFC手机的阅读器系统设计具有广泛的市场前景。

发明内容

本发明提出了一种基于NFC手机的身份识别系统及方法，提供了一套完整的识别、

读取机制。

本发明的技术解决方案是：

一种基于NFC手机的身份识别系统包括上位机控制模块、通信模块、阅读器模块

和NFC手机设备。所述的上位机控制模块采用手机或电脑；所述的通信模块采用

内网数据传输通道和外网数据传输通道；数据传输通道中的网关模块包括ARM处

理器STM8S105K6T6C、射频芯片CC1101；所述的阅读器模块包括系统主控制器

模块和射频读写模块，其中系统主控制器模块包括采用ARM处理器

STM32S103V8T6；射频读写模块包括射频识别芯片RC522和天线；所述的NFC

手机设备包括包含NFC射频模块的NFC手机和安装有手机卡模拟方式的NFC应

用程序。

所述的上位机控制器模块和通信模块之间的通信采用无线通信模式；所述的通信模

块与ARM处理器STM32S103V8T6之间采用UART通信；所述的ARM处理器

STM32S103V8T6与射频读写模块之间采用SPI通信；所述的射频读写模块与其所

在频段的NFC手机之间通过无线射频场的方式进行数据通信。

所述的阅读器模块的系统主控制器模块包括ARM处理器STM32S103V8T6,电阻

R1、R2、R3、R4、R7、R9、R11、R12、R14、R15，晶振Y1、Y2，电容C13、

C14、C24、C26、C28，主控芯片复位按键sw1。ARM处理器STM32S103V8T6的

90脚、77脚、72脚、76脚、89脚分别接电阻R1、R2、R3、R4的一端，电阻R1、

R2、R3、R4的另一端接下载口jtag_8；ARM处理器STM32S103V8T6的37脚和

94脚分别接电阻R7和R12的一端，电阻R7和R12的另一端接地；ARM处理器

STM32S103V8T6的47脚和48脚分别接电阻R9和R11的一端，电阻R9和R11

分别接通信模块中的ARM处理器STM8S105K6T6C的16脚和15脚；ARM处理

器STM32S103V8T6的6脚和14脚分别接电阻R14和R15的一端，电阻R14和

R15的另一端接+3.3V源；ARM处理器STM32S103V8T6的8脚、9脚分别接晶振

Y1和电容C13、C14的一端，电容C13、C14的另一端接地，ARM处理器

STM32S103V8T6的12脚、13脚分别接晶振Y2和电容C24、C26的一端，电容

C24、C26的另一端接地；ARM处理器STM32S103V8T6的51脚、52脚、53脚、

54脚、64脚分别射频读写模块中RC522芯片的24脚、31脚、30脚、29脚、6脚。

所述的阅读器模块的射频读写模块包括RC522芯片，电阻R5、R6、R8、R10、

R135，晶振Y3，天线，电容C15、C16、C17、C18、C19、C20、C21、C22、C25、

C27、C29。RC522芯片的24脚、31脚、30脚、29脚、6脚分别接ARM处理器

STM32S103V8T6的51脚、52脚、53脚、54脚、64脚；RC522芯片的11脚、13

脚分别接电阻R8和R10的一端，电阻R8的另一端接电容C16和C17的一端，电

阻R10的另一端接电容C20和C23的一端；RC522芯片的21脚、22脚分别接电

容C25、C27的一端和晶振Y3，电容C25、C27的另一端接地；RC522芯片的16

脚接电容C29，电容C29的另一端接地；天线接电容C15、C16、C18、C19、C21、

C22一端，电容C15、C16、C18、C19、C21、C22的另一端分别接电阻R6一端、

电阻R8另一端、接地、接地、接地和接地。

一种基于NFC手机的身份识别方法，使用上述的系统，该方法包括以下步骤：

步骤（1）：给身份识别系统上电，手机经无线通信模式将开始身份验证命令发送

给网关模块。

步骤（2）：网关模块接收到客户端的控制指令，寻找对应的某台阅读器模块，将

接收的指令经过串口传递给阅读器模块，阅读器模块进入工作状态。

步骤（3）：指定阅读器模块的ARM处理器STM32S103V8T6从串口接收到命令，

识别该功能命令，并命令射频读写模块执行相应的识别或是读写功能。

步骤（4）：手机相应身份验证卡模式功能打开，将手机靠近阅读器模块射频场。

步骤（5）：阅读器模块识别手机NFC标签信息，若射频读写模块识别到正确的标

签，则将接收到的信息传递给ARM处理器STM32S103V8T6，ARM处理器

STM32S103V8T6再将信息传递给网关模块，网关模块通过内网或是外网的方式将

接收到的信息传到手机，进入步骤（6）。若接收到错误信息，则跳转到步骤（4）。

步骤（6）：手机接收到信息与数据库中的信息进行身份验证，如果正确，将信息

反馈给ARM处理器STM32S103V8T6，执行相应的功能。

步骤（7）：身份识别完成。

本发明的有益效果：本申请利用具有NFC卡模式功能的手机，为用户实现了丢掉

传统卡片，减少办卡、挂失、多卡携带等的繁琐流程，真正实现了方便携带等的功

能。此外，通过采用NFC技术的设计的阅读器系统，不仅具有识别距离短，用户

信息安全等的特点，而且整个系统采用内外网数据传输模式，可同时管理多台阅读

器，将所有阅读器进行组网，不仅便于管理员和用户可以在PC机端、手机端等，

随时随地的对整个数据库中的信息进行查询，同时便于管理员进行远程监控，实时

获取电子标签的数据。其次，整个主制器和射频读写器模块之间采用SPI总线进行

通信，因SPI接口可处理高达10Mbit/s的数据速率，与UART最高1228.8kbit/s的

总线数据速率和I²C总线3.4Mbit/s的高速数据速率相比，具有通信效

率高的优势。为此，整个系统具有数据传输实时性好，系统应用广泛，使用方式简

便，可靠性强的特点。

附图说明

图1为本发明的总体结构示意图；

图2为本发明的阅读器模块通信的结构示意图；

图3为本发明的内网数据传输通道和上位机控制结构示意图；

图4为本发明的外网传输数据通道和上位机控制结构示意图；

图5为本发明的主控芯片电路结构图；

图6射频读写模块电路结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种基于NFC手机的身份识别系统包括上位机控制模块、通信模块、

阅读器模块、NFC手机设备。如图2、图3所示，一种基于NFC手机的阅读器系

统的网络数据控制模块的两种数据通道模式和控制模式。如图5、图6所示为阅读

器模块的电路结构。

所述的上位机控制模块包括手机、电脑等设备；所述的通信模块采用内网数据传输

通道和外网数据传输通道；所述的通信模块中的网络数据传输通道中的网关模块包

括ARM处理器STM8S105、射频芯片CC1101；所述的阅读器模块包括系统主控

制器模块和射频读写模块，其中主控制器模块包括采用ARM处理器

STM32S103V8T6；所述射频读写模块包括射频识别芯片RC522和天线；所述的

NFC手机设备包括包含NFC射频模块的NFC手机和安装有手机卡模拟方式的

NFC应用程序。

所述的上位机控制器模块和通信模块之间的通信采用无线通信模式；所述的通信模

块与主控制器STM32S103V8T6之间采用UART通信；所述的主控制器

STM32S103V8T6与射频读写器模块之间采用SPI通信；所述的射频读写器模块与

其所在频段的手机NFC标签之间通过无线射频场的方式进行数据通信。

所述的阅读器模块的主控制器电路包括ARM处理器STM32S103V8T6,10个电阻

R1、R2、R3、R4、R7、R9、R11、R12、R14、R15，2个晶振Y1、Y2，5个电容

C13、C14、C24、C26、C28，1个主控芯片复位按键sw1。ARM处理器

STM32S103V8T6的90脚、77脚、72脚、76脚、89脚分别接电阻R1、R2、R3、

R4，电阻R1、R2、R3、R4的另一端接下载口jtag_8；ARM处理器

STM32S103V8T6的37脚和94脚分别接电阻R7和R12，电阻R7和R12的另一端

接地；ARM处理器STM32S103V8T6的47脚和48脚分别接电阻R9和R11，电阻

R9和R11分别接通信模块的主控电路芯片STM8S105K6T6C的16脚和15脚；

ARM处理器STM32S103V8T6的6脚和14脚分别接电阻R14和R15，电阻R14和

R15的另一端接+3.3V源；ARM处理器STM32S103V8T6的8脚、9脚、12脚、13

脚分别接电容C13、C14、C24、C26和晶振Y1、Y2，电容C13、C14、C24、C26

的另一端接地；ARM处理器STM32S103V8T6的51脚、52脚、53脚、54脚、64

脚分别接射频读写模块电路RC522芯片的24脚、31脚、30脚、29脚、6脚。

所述的阅读器模块的射频读写器模块电路包括RC522芯片，5个电阻R5、R6、R8、

R10、R135，1个晶振Y3，1个天线，11个电容C15、C16、C17、C18、C19、

C20、C21、C22、C25、C27、C29。RC522芯片的24脚、31脚、30脚、29脚、6

脚分别接ARM处理器STM32S103V8T6的51脚、52脚、53脚、54脚、64脚；

RC522芯片的11脚、13脚分别接电阻R8和R10，电阻R8的另一端接电容C16和

C17，电阻R10的另一端接电容C20和C23；RC522芯片的21脚、22脚分别接电

容C25、C27和晶振Y3，电容C25、C27的另一端接地；RC522芯片的16脚接电

容C29，电容C29的另一端接地；天线的接电容C15、C16、C18、C19、C21、

C22，电容C15、C16、C18、C19、C21、C22的另一端分别接电阻R6、电阻R8、

接地、接地、接地、接地和电阻R10。

一种基于NFC手机的身份识别方法，其身份识别步骤如下所示：

步骤（1）：给身份识别系统上电，PC机或手机等控制端经wifi等无线通信模式将

开始身份验证命令发送给网关。

步骤（2）：网关接收到客户端的控制指令，寻找对应的某台阅读器，将接收的指

令经过串口模块传递给阅读器，阅读器进入工作状态。

步骤（3）：指定定阅读器的主控制器从串口接收到命令，识别该命令的功能命令，

并命令射频读写模块执行相应的识别或是读写功能。

步骤（4）：手机相应身份验证卡模式功能打开，将手机靠近阅读器射频场。

步骤（5）：阅读器识别手机NFC标签信息，若读写器模块识别到正确的标签，则

将接收到的信息传递给主控制器，主控制器再将信息传递给网关，网关通过内网或

是外网的方式将接收到的信息传到上位机，进入步骤（6）。若接收到错误信息，

则跳转到步骤（4）。

步骤（6）：上位机接收到信息与数据库中的信息进行身份验证，如果正确，将信

息反馈给主控制器，执行相应的功能。

步骤（7）：身份识别完成。

手机NFC功能具卡模式、点对点通信模式和阅读器模式三种通信模式，其手机卡

模式要具有相应的应用程序激活手机的卡模式与阅读器系统进行通信。

本文标签： 模块手机射频阅读器