NFC 在Android 上應用:預約及呼叫系統｜國立中央大學博碩士論文系統

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研究生：	杜建政 Chien-Cheng Tu
論文名稱：	NFC 在Android 上應用:預約及呼叫系統 NFC Applications on Android: Booking and Paging System
指導教授：	陳永芳 Yung-Fang Chen
口試委員:
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	資訊電機學院 - 通訊工程學系在職專班 Executive Master of Communication Engineering
論文出版年：	2014
畢業學年度：	102
語文別：	中文
論文頁數：	110
中文關鍵詞：	近場通訊技術、安卓、預約、呼叫
外文關鍵詞：	NFC, Android, Booking, Paging
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隨著近年來行動裝置愈來愈普及，使得短距離的無線通訊技術備受矚目，近場通訊技術(Near Field Communication， NFC)即為其中的一種新興技術。NFC的發展是以射頻識別技術(Radio Frequency Identification， RFID)為基礎，且會相容於現今的非接觸智慧卡技術(Contactless Smart Card)。NFC 技術應用的範圍相當廣泛，當手機、PDA、數位相機、手錶、平板電腦及電腦等行動裝置或電子產品裝置了NFC 設備，即可通過ID 資料的認證，使電子設備間進行資料
和服務的交換。
本研究即在探討如何以Android 系統平台之NFC 手機為媒介進行點餐消費、預約排隊以及取代取餐呼叫器，使得系統成本更低，購物變得更加輕鬆、便利和省時。只要一支NFC 手機，即可代替會員卡及信用卡，不但能增加訂位、點餐的便利性，餐廳也能減少服務人員成本支出，顧客能擁有快速、便捷的完成結帳付款NFC 手機結合智能卡中IC 晶片的安全機制更可以提升交易的安全性與使用的方便性。未來隨著軟硬體的發展，將能提供給消費者方便、安全、快速的行動交易
模式。

Mobile devices are more and more popular in the past few years. It makes short-distance wireless communication technology to bepaid attention intensively. One of emerging technologies is NFC.NFC is based on RFID, and it canbe compatible with Contactless Smart Card. NFC is largely applied in several areas. While mobile-devices and electronic products including cell-phone, PDA, digital camera, watch, tablet PC, and computer being installed in NFC, and passed for ID information certification, they can exchange of data and services.
This research aims to discuss how to use NFC of Android system medium to work on order of meals and replace pick-up paging machine. It makes systems cost lower, and shopping could be easier, more convenient, and efficient. We may just use a NFC cell-phone to replace a member card or
a credit card such that the restaurants may increase booking rates and it is more convenient for customers to order meal even with lower personnel cost. Besides, it urges customers to use an NFC cell-phone which includes
IC chips of the smart card of SSL to promote security of transactions. It makes customer pay a bill conveniently and fast. With the development of hardware and software in the future, it will provide convenient, safe, and fast mobile transactions for customers.

 摘要 .................................................................... ii 
ABSTRACT ............................................................... iii 
誌謝 .................................................................... iv 
目 錄 .................................................................... v 
第一章 緒論 .......................................................... 1 
1.1 研究背景及動機 ................................................... 1 
1.2 研究目的 ......................................................... 1 
1.3 論文架構 ......................................................... 2 
第二章 文獻探討 ......................................................... 3 
2.1 NFC 簡介 ......................................................... 3 
2.1.1 NFC 優點和特色 ............................................... 4 
2.1.2 NFC 典型應用 ................................................. 4 
2.1.3 NFC 通訊模式 ................................................. 5 
2.1.4 NFC 感應原理 ................................................. 7 
2.1.5 NFC 工作模式 ................................................. 8 
2.1.6 NFC 的特性 .................................................. 10 
2.2 RFID 簡介 ....................................................... 14 
2.3 NDEF 規範 ....................................................... 18 
2.4 Android 作業系統 ................................................ 21 
2.4.1 Android 系統架構 ............................................ 21 
2.4.2 四大組件 ................................................... 22 
2.4.3 應用程式開發 ............................................... 23 
第三章 系統規劃 ........................................................ 25 
3.1 系統概念 ........................................................ 25 
3.2 點餐呼叫系統概念 ................................................ 27 
3.3 預約呼叫系統概念 ................................................ 28 vi 
第四章 系統設計與分析.................................................. 29
4.1 系統區塊設計簡介 ................................................ 29 
4.2 三大元件共同物件說明 ............................................ 31 
4.3 後端網頁伺服器開發說明 .......................................... 32 
4.4 使用者裝置與管理者平版的軟體開發說明 ............................ 34 
4.5 預約呼叫為例說明 ................................................ 36 
第五章 系統實作 ........................................................ 46 
5.1 點餐呼叫系統實作 ................................................ 46 
5.2 預約呼叫系統實作 ................................................ 53 
5.3 使用者行動裝置 UI 實作 ........................................... 57 
5.4 餐廳櫃檯收銀平板 UI 實作 ......................................... 59 
第六章 結論與未來發展 .................................................. 63 
6.1 結論............................................................ 63 
6.2 未來發展 ........................................................ 63 
參考文獻 ................................................................ 64 
附錄 .................................................................... 65 
 vii 
圖目錄 
圖 2.1-1 NFC 標準關係介紹 ............................................................................................................. 3 
圖 2.1-2 國際標準規範 (資料來源：網路通訊雜誌) .................................................................... 3 
圖 2.1-3 通訊模式(資料來源：NFC FORUM) ...................................................................................... 5 
圖 2.1-4 NFC 通訊模式選擇流程圖(資料來源：NFCIP-2) .............................................................. 7 
圖 2.1-5 查詢設備與收聽設備之結構配置(資料來源：R&S WHITE PAPER) ...................................... 7 
圖 2.1-6 被動模式及其運作原理(資料來源：NXP) ........................................................................ 8 
圖 2.1-7 主動模式及其運作原理(資料來源：NXP) ........................................................................ 8 
圖 2.1-8 點對點模式及其運作原理(資料來源：NXP) ..................................................................... 9 
圖 2.1-9 NFC 工作頻段 (資料來源：R&S WHITE PAPER).................................................................. 10 
圖 2.1-10 NFC 編碼方式 (資料來源：R&S WHITE PAPER) ................................................................ 11 
圖 2.1-11 100％調變深度的 ASK(資料來源：R&S WHITE PAPER) .................................................... 11 
圖 2.1-12 10％調變深度的 ASK (資料來源：R&S WHITE PAPER) .................................................... 12 
圖 2.1-13 BPSK 調變 (資料來源：R&S WHITE PAPER) ..................................................................... 12 
圖 2.1-14 N-MARK (資料來源：NFC FORUM) ..................................................................................... 12 
圖 2.1-15 查詢模式下辨識過程之流程圖(資料來源：NFC FORUM) ................................................ 13 
圖 2.2-1 TAG 元件介紹 (資料來源：中興大學資訊安全研究室) ................................................. 17 
圖 2.3-1 NDEF MESSAGE 格式 (資料來源：NDEF TECHNICAL SPECIFICATION) ........................................... 18 
圖 2.3-2 NDEF RECORD 的格式 (資料來源：NDEF TECHNICAL SPECIFICATION) ......................................... 20 
圖 2.4-1 ANDROID 作業系統結構圖(圖片來源 ANDROID DEVELOPERS) .................................................. 22 
圖 2.4-2 TAG DISPATCH SYSTEM (資料來源：ANDROID DEVELOPERS) .......................................................... 24 
圖 3.1-1 本論文使用設備圖 .......................................................................................................... 26 
圖 3.2-1 點餐呼叫系統概念圖 ....................................................................................................... 27 
圖 3.3-1 預約呼叫系統概念圖 ....................................................................................................... 28 
圖 4.1-1 預約呼叫系統元件 UML 部署圖........................................................................................ 30 
圖 4.2-1 三大元件 UML 類別圖 ..................................................................................................... 31 
圖 4.3-1 NEBEANS WEB APPLICATION IDE ............................................................................................. 32 
圖 4.3-2 MYSQL WORKBENCH IDE ........................................................................................................ 33 
圖 4.4-1 ECLIPSE IDE:法蘭克健康食堂 APP ................................................................................... 34 
圖 4.4-2 ECLIPSE IDE:法蘭克健康食堂 POS 系統 APP .................................................................... 35 
圖 4.5-1 預約訊息傳遞流程圖 ....................................................................................................... 36 
圖 4.5-2 呼叫訊息傳遞流程圖 ...................................................................................................... 41 
圖 5.1-1 使用者行動裝置讀取 NFC TAG.......................................................................................... 46 
圖 5.1-2 點餐表單.......................................................................................................................... 47 
圖 5.1-3 點餐確認.......................................................................................................................... 47 
圖 5.1-4 裝置與平板經 WI-FI 與後端伺服器相互溝通 .................................................................. 48 
圖 5.1-5 等待叫號結帳 .................................................................................................................. 48 viii 
圖 5.1-6 訂單通知.......................................................................................................................... 49
圖 5.1-7 等待結帳叫號清單 .......................................................................................................... 49 
圖 5.1-8 確認餐點清單等待呼叫及結帳 ....................................................................................... 50 
圖 5.1-9 結帳叫號通知 ................................................................................................................. 50 
圖 5.1-10 等待使用者裝置靠近結帳 ............................................................................................. 51 
圖 5.1-11 輸入結帳密碼 ................................................................................................................ 51 
圖 5.1-12 使用者行動裝置消費明細 ............................................................................................. 52 
圖 5.1-13 餐廳櫃檯收銀平板消費明細 ......................................................................................... 52 
圖 5.2-1 餐廳櫃檯收銀平板工作選項 ........................................................................................... 53 
圖 5.2-2 預約或叫號選擇 .............................................................................................................. 54 
圖 5.2-3 等待使用者裝置靠近預約............................................................................................... 54 
圖 5.2-4 預約人數輸入介面 .......................................................................................................... 55 
圖 5.2-5 等待叫號清單 ................................................................................................................. 55 
圖 5.2-6 使用者行動裝置用餐通知............................................................................................... 56 
圖 5.2-7 等待叫號清單確認 .......................................................................................................... 56 
圖 5.3-1 法蘭克健康食堂 APP 使用介面 ....................................................................................... 57 
圖 5.3-2 查詢預約號碼 ................................................................................................................. 58 
圖 5.3-3 查詢使用者餘額 .............................................................................................................. 58 
圖 5.4-1 餐廳櫃檯收銀平板操作介面 ........................................................................................... 59 
圖 5.4-2 使用者資料介面 .............................................................................................................. 60 
圖 5.4-3 使用者資料介面 .............................................................................................................. 60 
圖 5.4-4 新增使用者資料 .............................................................................................................. 61 
圖 5.4-5 儲值介面 ......................................................................................................................... 61 
圖 5.4-6 儲值成功 ......................................................................................................................... 62 
圖 5.4-7 查詢使用者資料 .............................................................................................................. 62 
 ix 
表目錄 
表 2.1-1 NFC 典型應用 .................................................................................................................... 5 
表 2.1-2 NFC TAG TYPES (資料來源：R&S WHITE PAPER) .................................................................... 6 
表 2.1-3 NFCA/B/F 編碼，調變以及數據速率(資料來源：R&S WHITE PAPER) ............................... 14 
表 2.2-1 RFID 頻譜比較分析表 (資料來源：FO R RE ST E R RES EA R CH,IN C.) ........................... 15 
表 2.2-2 RFID 應用 (資料來源：RFID 教學資訊網) .................................................................... 15 
表 2.2-3 BAR CODE 與 RFID TAG 比較 ............................................................................................... 17 
表 4.2-1 三大元件類別說明 .......................................................................................................... 31 
表 4.3-1 FRANKNFC WEB APPLICATION 說明 ......................................................................................... 33 
表 4.4-1 FRANKNOTICEAGENT APP 說明 ............................................................................................... 34 
表 4.4-2 FRANKNFCPOS APP 說明 ..................................................................................................... 35 

                                

[1] 王文宏，“近距離無線通訊技術–Near Field Communication”，網路通訊雜誌， 2006.03.
[2] 王宏文，“淺談近距離無線通訊技術”，網路通訊雜誌，2005.07.
[3] 維基百科，“近場通訊”，
http://zh.wikipedia.org/wiki/%E8%BF%91%E5%A0%B4%E9%80%9A%E8%A8%8A
[4] NXP Semiconductors， “NFC Forum Type Tags”，NXP Semiconductors， 2009.04.
[5] Ecma International， “Near Field Communication Interface and Protocol -2(NFCIP-2)”，
Ecma-352， 2004.
[6] Mr. Roland Minihold，“Near Field Communication (NFC) Technology andMeasurements
White Paper”， Rohde & Schwarz， 2011.01.
[7] Rodolfo Gomes，“INTRODUCTION TO NFC (Near Field Communication) ” NXP ， 2007.07.
[8] 陳飛宇，“近場通訊(NFC)技術與測試(Near Field Communication(NFC)Technology and
Measurements) ”，R&S Taiwan， 2011.01.
[9] NFC Forum, Inc.，“NFCForum-CS-DeviceTestApplicationv2.1.01”，NFCForum，2013.12.
[10] S.A.Weis，“Security and Privacy in Radio-Frequency Identification Devices”，
Masters Thesis MIT，2003.
[11] NFC Forum，“NFC Data Exchange Format (NDEF) Technical Specification”，2006.07.
[12] NFC Forum，“NFC Record Type Definition (RTD) Technical Specification ”，2006.07.
[13] NFC Forum，“NFC Text Record Type Definition (RTD) Technical Specification ”，
2006.07.
[14] Cihan KURNAZ，“ADD-ON APPLICATIONS FOR ANDROID”，“Ayça SANİN”，2008.06.
[15] Benjamin Speckmann，“The Android mobile platform”，2008.04.
[16] Frank Ableson，“Unlocking Android”，2009.04.
[17] Google Android，“Android Developers”，http://developer.android.com/index.html
[18] 維基百科，“JAXB”，http://zh.wikipedia.org/wiki/JAXB
[19] 維基百科，“XML”，http://zh.wikipedia.org/wiki/Xml
[20] 維基百科，“Java資料庫連線”，http://zh.wikipedia.org/zh-tw/JDBC
[21] 維基百科，“JSP”，http://zh.wikipedia.org/zh-tw/JSP

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