通过CCID接口让NFC智能手机实现近场通信

制协议)标准。HCP标准是SWP协议之上的标准协议，定义了数据链路层之上的协议层--HCP路由层、HCP消息层以及应用层。底层SWP协议和上层HCP协议组成的协议栈共同完成NFC芯片与UICC通信的完整协议。该架构协议层级较多，实现、测试开销较大。图4所示为Android系统手机平台的架构图，原理图如图5所示。

图4 Android系统手机平台的架构图

图5 使用SWP协议的HCI架构图

现在，我们设想在大容量SIM卡中采用CCID协议替换SWP+HCP协议的方式完成对非接数据的读写，原理图如图6所示。那么Android系统手机平台LINUX KERNEL部分将变为如图7所示。

图6 使用CCID协议的架构图

图7 新概念下Android系统手机平台

从图6可以看到：CLF前端以通常方式接收数据传给终端，终端应用程序不需要通过SWP协议将数据传递给SIM卡，而是将NDEF格式的数据通过CCID传递给SIM卡。下面分析一下使用CCID代替SWP对SIM卡、手机和终端应用产生的影响。
　　

5.1 对SIM卡的影响

支持SWP的用户卡必须同时支持ISO/IEC 7816和SWP两个协议栈，需要用户卡的COS是多任务操作系统，并且这两部分独立管理。在SWP线上传输的是准数字信号，需要特定的接收和解调电路，信号的噪声容限较低。而CCID接口是大容量卡必备的，所以，支持大容量卡的终端可以只支持CCID一种接口。采用CCID协议来替换SWP+ISO/IEC 7816或SWP+CCID甚至SWP+CCID+iso/IEC 7816协议，将减少大容量卡硬件芯片的SWP和ISO/IEC 7816电路部分，使得硬件处理和COS处理更加简化，功耗降低。一些技术处理和难点如物理接口的选择、逻辑通道的选择、ISO/IEC 7816、SWP、CCID、大容量中任何两个以上并发等问题都将迎刃而解。此套方案，SIM卡需要增加处理NDEF (NFC Data Exchanger Format)格式的数据。
　　

5.2 对手机终端的影响

首先，CCID使大容量SIM卡变成扩展的手机存储空间，开放的大容量区域易于用户下载和自行管理，无论是通信还是存取数据都给用户带来前所未有的良好体验。

第二，支持CCID的NFC手机需升级手机操作系统，手机可以先搜索SWP通道，如果存在，就将数据通过SWP通道发给SIM卡，如果不存在，就通过CCID通道发给SIM卡。所以，支持CCID的NFC手机并不影响对原有SWP卡的支持。
　　

第三，由于SIM卡的安全特性和身份识别特性，它可以作为PSAM卡，与终端一同成为一个拥有一定权限的可信平台和认证中心，承担安全认证的功能。所以拥有NFC功能的手机除了一卡通应用，还可以承载更多应用：
　　

(1)可以成为POS终端，对银行卡进行余额查询和扣费。
　　

(2)可以辩别身份证的真伪，了解持卡人的信用状况。
　　

(3)可以将煤气费、水费、电费等信息写入标签置于门外供查表员读取和查表员与用户互动。
　　

5.3 对终端应用的影响

由于通信速率的提升，刷卡速度将会提升。目前，无论是全卡方案，还是SWP方案，刷卡速度都是工程师们致力解决的问题，目前城市一卡通中要求刷卡速度低于300ms，而影响这一结果的因素有二：
　　

(1)通信速率，通信方面对整个刷卡所占比重极小，随着CCID接口速度的提升，几乎可以忽略。
　　

(2)芯片对数据的处理速度占消费应用的绝大多数时间，大容量卡是为应用服务的，其芯片的CPU处理速度一定远高于目前普通SIM卡，所以，采用大容量卡进行近场通信，其速度不再是问题。
　　

5.4 需解决的问题及影响

首先，CLF前端需要增加CCID通道，并支持CCID协议。因此，ISO/IEC 14433规范中关于CLF的描述需要修正，终端厂家也需要支持。

第二，大容量SIM卡需要增加处理NDEF(NFC Data Exchanger Format)格式的数据。
　　

第三，普通支持SWP卡的NFC终端据称可以在关机时支持1000次刷卡，而CCID代替SWP的方案不支持关机操作，必须开机刷卡。但这种影响对使用者而言并非很大，因为使用手机近场支付的应用场景很多，一种是小额支付，不需要密码，如公交刷卡;一种是大额支付，需要密码，如商场消费。对于后一种情况，关机即便可以刷卡也是不方便不安全的。因此，不支持关机操作不会给应用的开发推广造成困扰。
　　

总之，NFC手机通过CCID接口完成近场通信所需解决的主要问题就是在ISO14433规范中扩展CLF的功能，令CLF支持CCID，并从定制终端开始将CLF的此种功能发展成为NFC手机的标配。