NFC-Reader

Kleine Neuerwerbung, um möglichst unter Mint, Raspian und Windows mit kontaktlosen Medien arbeiten zu können. Und natürlich haben wir ein Gerät vor uns, welches diverse Normen erfüllt und damit explizit einige Transpondertypen aus der 14443-Welt lesen kann. Soviel ‘mal, um die Aussage “NFC” etwas zu präzisieren.

Mit unserem ACR122 können wir alle im Kontext von NFC gebräuchlichen Typen wie Mifare -Ultralight, -Classic, -Desfire usw. ansprechen. Darüber hinaus auch kontaktlose Prozessorkarten und 14443B-Typen, jedoch wiederum keine I-Code, welche nach ISO15693 kommunizieren. Aber die erstgenannten genügen uns, da sowohl die meisten moderner Chipkarten-Lösungen als auch NFC-Label auf diesem Protokoll aufsetzen.

Heutzutage kommen für RFID-Leser verschiedener Fabrikate Treiber mit oder sind in den Repositories der Betriebssysteme vorhanden. Oft auch schon diverse Anwendungssoftware. Feig bietet das sowohl für Windows als auch andere OS. Der ACR122 als Leichtgewicht hat uns aber positiv überrascht, den den können wir nun in Windows wie auch in diversen Tools unter Mint und Debian verwenden. Da braucht es nicht mehr den Anschluss von mehreren Lesern und wir können alles über unser neues Teil machen…

Swen Hopfe

Tagging-Projekt

Unser Tagging-Projekt begann mit dem Erwerb eines neuen NFC-Mobiltelefons, dem Nexus S von Google. Ausgeruestet mit divertaggingsen Funkschnittstellen, grossem Speicher und ueberhaupt beeindruckenden Werten. Aber darauf soll es garnicht ankommen, eher auf die Moeglichkeit, mobil auswerten zu koennen. Das erschien bei der Realisierung unabdingbar. Zum Start unserer Aktivitaeten (23.04.11) war es das erste wirkliche Smartphone mit NFC-Technik auf dem Markt und deshalb besonders reizvoll. Denn die bisher erhaeltlichen Geraete boten eben nicht die Moeglichkeit, auch eine leistungsfaehige und mobile Anwendung dahinter zu stellen. Hat man Android zur Verfuegung, sind viele Sachen kein Problem mehr. Zumindest in der Theorie, denn ab und zu hakt es dann immer noch …
Die erste Abbildung zeigt dann auch schon einen denkbaren Anwendungsfall. Unser Ziel dabei: Verknuepfung von „realer“ zur Online-Welt. Getagt werden soll, was einer Erklaerung oder zusaetzlichen Informationen bedarf. Bei Buechern also Informationen zum Titel und zum Autor, Bezugsquellen usw.
Neu dabei sollte sein, diese Informationen intuitiv auszuwaehlen. Angeboten werden soll nur das, was im Einzelfall wirklich von Belang ist. Bei CDs geht das im Übrigen auch. Das Album von Katy Perry ist vielleicht das einzige, was nach Erdbeermarmelade riecht, moechte man aber auch in seine CD-Datenbank schauen, dann ist ein Tag anstatt eines Nummern-Aufkleber besonders sinnvoll. Und damit man weiß, welche Dinge auch wirklich getagt sind und, um den geneigten User zum Interagieren aufzufordern, haben wir kuerzlich (20.03.2012) diverse Aufkleber mit Pictogrammen eingefuehrt … Es muss auch nicht immer online nachgeforscht werden, beim Buch oben sehen Sie auf dem Display eine statische HTML-Seite, die konkret mit dem Fremdwoerterbuch verknuepft ist. Diese enthaelt Titel, Autor, Verlag und Erscheinungsjahr.

Aber mitunter soll es schon mehr sein, in der Kategorie Poster erscheint eben ein Kauflink sinnvoll, der von der eigenen Objektseite des New-York-Taxis im Flur der Wohnung auf die Bestellseite bei „easy art“ fuehrt. Dort gibt es das Poster dann fuer 7.95 EUR.
Und hier steht das Smartphone als kombiniertes Geraet zur Verfuegung, da eine entsprechende Anwendung (in dem Fall der im Hintergrund laufende Task des NFC-Tag-Readers) nicht nur die Information vom NFC-Label im Buch oder Bild liest, sondern gleichzeitig den Text, Adressbuch-Informationen oder auch URLs zur Verfuegung stellt, die man weiterverarbeiten kann. Ist es ein Link, so steht gleich ein Browser bereit, um auf die entsprechende Website zu gelangen. Es werden also gezielte Aktionen ausgefuehrt, jenachdem, wie die gerade gelesenen Tag-Eigenschaften aussehen. Man kann also steuern, wie man zum entspechenden Content kommt. Davor kommt Arbeit, naemlich die Ausstattung der Objekte mit entsprechenden Transpondern. Das koennen Aufkleber oder auch Smartcards sein.

Bedingung ist einmal die Lesbarkeit durch das RFID-Lesegeraet, sei es ein NFC-Smartphone oder ein anderer mobiler Leser und gtagginguenstigerweise, dass man Informationen nach dem NFC-Standard auf den Transpondern unterbringen kann, damit man auch den Komfort einer entsprechenden NFC-Anwendung nutzen kann. Dazu sind NFC-Transponder oder zumindest Modelle nach ISO14443 notwendig, so z.B. Mifare-Karten. Mifare-Ultralight war z.B. durch das Nexus-Handy ebenfalls lesbar, jedoch konnten lange Links aufgrund der Speicherkapazitaet nicht mehr untergebracht werden. Nur, wenn eine genuegende Anzahl an Objekten getagt werden, ergibt sich eine wirkliche nutzbare Anwendung. Wir arbeiten hier quasi im Heimbereich. Es regnet nicht rein und es stehen die verschiedensten Objekte zur Auswahl.

Im Sinne unserer Cyberhome-Aktivitaeten ergaenzt sich das Projekt aber optimal mit anderen, das Smartphone erfasst Objekte, dient als Ueberwachungsgeraet fuer die Homecontrol, als Fernbedienutaggingng fuer die Multimedia-Komponenten und bekommt Mails und SMS gepusht. Eine runde Sache also. Eine Vielzahl an Buechern und DVDs machen das Ganze legitim, weiter auszubauen. Moechte man nur wenig schreiben, genuegt auch das entsprechende Programm auf dem Mobile, wie z.B. „WriteATag“ unter Android …

Nexus S – Intelligentes Android Phone mit NFC

Das Nexus S von Google ist seit einigen Wochen auf dem Markt. Jetzt gekauft, hat es auch gleich ueberzeugt. Mit Android 2.3.3 ausgeruestet, gibt es neben der Vielzahl von Anwendungen und Entwicklungsmoeglichkeiten auch noch NFC-Faehigkeit. Es ist somit das erste Smartphone mit dieser Schnittstelle, was die neue Strategie von Google unterstreicht.

Daneben ueberzeugen die technischen Daten. Derzeit wohl das beste Handy mit noch einem Prozessorkern. 900 MB Anwendungsspeicher nebst der Moeglichkeit, diese auf 16 MB internen Flashspeicher auszulagern, sorgen fuer genuegend Platz. Ueber den RAM muss man sich aufgrund der Android-spezifischen Garbage-Collection keine grossen Sorgen machen, nur etwas auf den Stromverbrauch der noch residenten Programme. SIP-Unterstuetzung, WLAN-Hotspot und One-Touch-Wortauswahl sind weitere Features.

Auf Hardwareseite gibt es weiterhin ein riesiges 240dpi-aufloesendes gewoelbtes und entspiegeltes Display mit super Kontrast und einen dedizierten Grafikprozessor. Eine 5 Megapixel-Kamera nebst Vorderseitenkamera, GPS, Bluetooth, ein Dreiachsen-Gyroskop und ein Beschleunigungssensor fehlen ebenso nicht. Kein anderes (i)Phone kann hier derzeit mithalten. Man vermisst eigentlich nichts und irgendwie ist es eine Vorausschau auf die These, dass nicht den Tablets sondern den kleineren Geraeten die groessere Zukunft im mobilen Sektor gehoeren soll. Absolut handlich und ueberall mitzunehmen, ist die Symbiose aus Mobiltelefon, Surfstation und leistungsfaehigem Kleincomputer gelungen.

Was macht man also mit so einem Super-Teil? Tja, telefoniert sollte schon noch werden, einen guenstigen Tarif vorausgesetzt, surft man ebenso gut und man glaubt kaum, wie entspannend das geht und wie gut lesbar Webseiten dargestellt und mittels Multitouch gezoomt werden koennen. Andererseits sollte man sich an den zahlreichen Sensoren und Schnittstellen erfreuen. So lassen sich diese tatsaechlich sinnvoll nutzen, ist man etwa Open-Street-Map-Teilnehmer, nutzt man es als GPS-Tracker, oder man schaltet im Auto auf den Navi-Modus um. Die Spracheingabe funktioniert.

Unterwegs werden ausserdem Kalender und Kontakteverwaltung wichtig, Synchronisation und Push-eMail inbegriffen. Das Teil integriert sich ausserdem wunderbar ins Heimnetz per WLAN. Heimkomponenten oder die Fritzbox lassen sich darueber steuern. Moechte man mit den vielen Anwendungen darueber hinaus etwas spielen, sollte man Wasserwaage und Seismograph ausprobieren. Spiele gibt es natuerlich auch, alles was der Android-Market hergibt. Es werden auch Freunde der verschiedenen sozialen Netzwerke mit darauf abgestimmten Anwendungen bedient.

Das Nexus ist darueber hinaus ein 14443-Kartenleser und gleichzeitig ein programmierbarer Tag. Gut fuer die an anderer Stelle beschriebenen Funktionen zur Nahfeldkommunikation mit Karten, Tags und Labels. Kein Problem also, im ÖPNV damit Tickets zu loesen und ein „moderner“ Fahrgast zu sein. Die hochaufloesende Kamera erkennt 1D- und 2D-Barcodes beeindruckend gut. So lassen sich mit QR-Codes Anwendungen aufbauen, man stoebert auf Verpackungen und in Zeitschriften nach Informationen aller Art.

Einzig das Gehaeuse macht einen empfindlichen Eindruck, also mit Gelpack und Schutzfolie ausgeruestet und los gehts. Ein absoluter Kauftipp fuer alle Technikbegeisterten und diejenigen, die etwas mehr mit ihrem Mobile anfangen wollen.

Grundlagen – kontaktlose Chipkarten

Kontaktlose Chipkarten sind in der Lage, mit ihrem Gegenueber Daten ueber die „Luftschnittstelle“ ohne direkte Beruehrung auszutauschen. Sie eignen sich fuer Anwendungen, bei denen dieser Komfortaspekt oder die organisatorischen und technologischen Ablaeufe dies bedingen und werden daher in Bereichen wie Identifikation in Unternehmen oder zur Zutrittskontrolle bei Events und mehr und mehr beim kontaktlosen Bezahlen sowie im oeffentlichen Personenverkehr eingesetzt. Im Gueterverkehr entwickelt sich in anderen Formfaktoren wie der Karte der Auto-ID-Bereich, wo vergleichbare RFID-Produkte speziellen Anforderungen gerecht werden. Vorteile von kontaktlosen Chipkarten liegen in der mit Abstrichen „Verschleissfreiheit“ bei der Interaktion mit dem Terminal und Widerstandsfaehigkeit gegen Umwelteinfluesse (z.B. Skilifte). Die Datenuebertragung findet bei aktuellen Modellen sehr schnell statt und genuegt z.B. den Protokollen der ISO14443 und ISO15693, in die auch ueblicherweise eingeteilt wird.

Bei der Realisierung in der Karte ist heutzutage RFID-Technik das physikalische Mittel der Wahl, bei der das durch das Chipkarten-Lesegeraet erzeugte Feld ueber die Antenne der Chipkarte eine Spannung induziert, die zur Stromversorgung des Chip genutzt wird. Ueber das gleiche Interface erfolgt die Datenuebertragung nach z.B. oben genannten Protokollen, welche stellvertretend fuer HF-Modelle sind. Im UHF-Bereich finden wir eine weitere Produktfamilie, die an Stabilitaet aufgeholt und sich ihre Anwendungen erschlossen hat. Neben Umwelteinfluessen und dem Systemaufbau inklusive Leserantennen spielen fuer die erreichbare Entfernung zum Leser auch die Art und Weise der Kommunikation, wie diverse Sicherheitsmerkmale, eine Rolle. Das bringt mit sich, dass sich unter den entsprechenden Normen Karten unterschiedlicher Reichweite versammelt haben: ISO10536 – Close-Coupling-Cards, ISO14443 – Proximity-Cards, ISO15693 – Vicinity-Cards. So kann jeweils mit (fast) direktem Kontakt, ueber bis zu 10cm, ueber bis zu 1m und darueber hinaus kommuniziert werden. In der Praxis werden meist geringere Entfernungen, wie theoretisch erreichbar, anzutreffen sein.

Desweiteren sollte man bei kontaktlosen Chipkarten zwischen kontaklosen Speicherkarten und kontaktlosen Controllern (Mikroprozessorkarte) unterscheiden. Eine Kombination der Eigenschaften der Prozessorkarte mit denen der kontaktlosen Technik ist dort von Nutzen, wo eine reine Speicherloesung nicht mehr ausreicht und schon laenger Stand der Technik. Einen Sonderfall stellen dabei Dual-Interface-Karten dar, bei denen der Controller mit beiden Interfaces, kontaktbehaftet- und kontaktlos verbunden ist, es muss dabei nicht mit getrennten Loesungen wie bei Hybrid- bzw. Kombikarten gearbeitet werden. Aktive Loesungen (Stromversorgung in der Karte) sind derzeit noch eine Nischenloesung, koennen aber bei Installationen, die eine Initiative der Karte brauchen, eine Kommunikation ueber sehr weite Strecken oder eine Langfristaufzeichnung von Daten mit Datenanzeige zum Ziel haben, eine Rolle spielen. Bekannte Chipmodelle bei passiven Karten sind z.B. HITAG, I-Code (NXP), Mifare (NXP, Infineon) sowie my-D, Legic, Temic oder EM4102 (EM-Marine). Letztes ist ein Beispiel fuer einen read-only-Baustein, welche sich nocheinmal guenstiger im Vergleich zu Speichermodellen mit Schreibmoeglichkeit darstellen und Massenanwendungen, die nur wenige Daten (minimal eine Seriennummer, auch unique ID) des Chip auslesen muessen, gerecht werden.