Android NFC开发详细介绍一（理论篇）

作者: 程思扬 | 来源:发表于2019-01-18 15:25 被阅读133次

大家在做nfc开发之前可以看一下我的上篇文章区分IC卡和ID卡

Near Field Communication (NFC) 为一短距离无线通信技术，通常有效通讯距离为4厘米以内。NFC工作频率为13.65 兆赫兹，通信速率为106 kbit/秒到 848kbit/秒，NFC手机相比普通手机来说，NFC整合了非接触式读卡器、非接触式智能卡和点对点(Peer-to—Peer)通信功能，为消费者开创了全新的便捷生活方式。手机和NFC技术的结合，将会给消费者提供极大的生活便利，例如移动支付、位置服务信息、身份识别、公共交通卡等应用，在医疗保健、优惠券、智能海报等许多领域有也有巨大的应用潜力。

一、nfc的三种工作模式

这里给出官方文档的链接大家可以看一下

读卡器模式
数据在NFC芯片中，可以简单理解成“刷标签”。本质上就是通过支持NFC的手机或其它电子设备从带有NFC芯片的标签、贴纸、名片等媒介中读写信息。通常NFC标签是不需要外部供电的。当支持NFC的外设向NFC读写数据时，它会发送某种磁场，而这个磁场会自动的向NFC标签供电。
仿真卡模式
数据在支持NFC的手机或其它电子设备中，可以简单理解成“刷手机”。本质上就是将支持NFC的手机或其它电子设备当成借记卡、公交卡、门禁卡等IC卡使用。基本原理是将相应IC卡中的信息凭证封装成数据包存储在支持NFC的外设中。
在使用时还需要一个NFC射频器（相当于刷卡器）。将手机靠近NFC射频器，手机就会接收到NFC射频器发过来的信号，在通过一系列复杂的验证后，将IC卡的相应信息传入NFC射频器，最后这些IC卡数据会传入NFC射频器连接的电脑，并进行相应的处理（如电子转帐、开门等操作）。
点对点模式
该模式与蓝牙、红外差不多，用于不同NFC设备之间进行数据交换，不过这个模式已经没有有“刷”的感觉了。其有效距离一般不能超过4厘米，但传输建立速度要比红外和蓝牙技术快很多，传输速度比红外块得多，如过双方都使用Android4.2，NFC会直接利用蓝牙传输。这种技术被称为Android Beam。所以使用Android Beam传输数据的两部设备不再限于4厘米之内。
点对点模式的典型应用是两部支持NFC的手机或平板电脑实现数据的点对点传输，例如，交换图片或同步设备联系人。因此，通过NFC，多个设备如数字相机，计算机，手机之间，都可以快速连接，并交换资料或者服务。

花了点时间，下面用表格写出NFC、蓝牙和红外之间的差异：

对比项	NFC	蓝牙	红外
网络类型	点对点	单点对多点	点对点
有效距离	<=0.1m	<=10m，最新的蓝牙4.0有效距离可达100m	一般在1m以内，热技术连接，不稳定
传输速度	最大424kbps	24Mbps	最大慢速115.2kbps，快速4Mbps
建立时间	<0.1s	6s	0.5s
安全性	安全，硬件实现	安全，软件实现	不安全，使用IRFM时除外
通信模式	主动-主动/被动	主动-主动	主动-主动
成本	低	中	低

二、Android对NFC的支持

不同的NFC标签之间差异很大，有的只支持简单的读写操作，有时还会采用支持一次性写入的芯片，将NFC标签设计成只读的。当然，也存在一些复杂的NFC标签，例如，有一些NFC标签可以通过硬件加密的方式限制对某一区域的访问。还有一些标签自带操作环境，允许NFC设备与这些标签进行更复杂的交互。这些标签中的数据也会采用不同的格式。
==但Android SDK API主要支持NFC论坛标准（Forum Standard），这种标准被称为NDEF（NFC Data Exchange Format，NFC数据交换格式）==

三、API概览 Class Description

Class	Description
NfcManager	一个NFC adapter的管理器，可以列出所有此android设备支持的NFC adapter.只不过大部分android 设备只有一个NFC adapter，所以你大部分情况下可以直接用静态方法 getDefaultAdapter(context)来取适配器。
NfcAdapter	表示本设备的NFC adapter,可以定义Intent来请求将系统检测到tags的提醒发送到你的Activity.并提供方法去注册前台tag提醒发布和前台NDEF推送。前台NDEF推送是当前android版本唯一支持的p2p NFC通信方式。
NdefMessage，NdefRecord	NDEF是NFC论坛定义的数据结构，用来有效的存数据到NFC tags.比如文本，URL，和其他MIME类型。一个NdefMessage扮演一个容器，这个容器存哪些发送和读到的数据。一个NdefMessage对象包含0或多个NdefRecord,每个NDEF record有一个类型，比如文本，URL，智慧型海报/广告，或其他MIME数据。在NDEFMessage里的第一个NfcRecord的类型用来发送tag到一个android设备上的activity.
Tag	标示一个被动的NFC目标，比如tag，card，钥匙挂扣，甚至是一个电话模拟的的NFC卡. 当一个tag被检测到，一个tag对象将被创建并且封装到一个Intent里，然后NFC 发布系统将这个Intent用startActivity发送到注册了接受这种Intent的activity里。你可以用getTechList()方法来得到这个tag支持的技术细节和创建一个android.nfc.tech提供的相应的TagTechnology对象。

四、Tag支持的技术标准

Class	Description
TagTechnology	这个接口是下面所有tag technology类必须实现的。
NfcA	支持ISO 14443-3A 标准的操作。Provides access to NFC-A (ISO 14443-3A) properties and I/O operations.
NfcB	Provides access to NFC-B (ISO 14443-3B) properties and I/O operations.
NfcF	Provides access to NFC-F (JIS 6319-4) properties and I/O operations.
NfcV	Provides access to NFC-V (ISO 15693) properties and I/O operations.
IsoDep	Provides access to ISO-DEP (ISO 14443-4) properties and I/O operations.
Ndef	提供对那些被格式化为NDEF的tag的数据的访问和其他操作。 Provides access to NDEF data and operations on NFC tags that have been formatted as NDEF.
NdefFormatable	对那些可以被格式化成NDEF格式的tag提供一个格式化的操作
MifareClassic	如果android设备支持MIFARE，提供对MIFARE Classic目标的属性和I/O操作。
MifareUltralight	如果android设备支持MIFARE，提供对MIFARE Ultralight目标的属性和I/O操作。

五、Tag发布系统

当android设备扫描到一个NFC tag，通用的行为是自动找最合适的Activity会处理这个tag Intent而不需要用户来选择哪个Activity来处理。因为设备扫描NFC tags是在很短的范围和时间，如果让用户选择的话，那就有可能需要移动设备，这样将会打断这个扫描过程。你应该开发你只处理需要处理的tags的Activity，以防止让用户选择使用哪个Activity来处理的情况。Android提供两个系统来帮助你正确的识别一个NFC tag是否是你的Activity想要处理的：Intent发布系统和前台Activity发布系统。

Intent发布系统检查所有Activities的intent filters，找出那些定义了可以处理此tag的Activity，如果有多个Activity都配置了处理同一个tag Intent，那么将使用Activity选择器来让用户选择使用哪个Activity。用户选择之后，将使用选择的Activity来处理此Intent.

前台发布系统允许一个Activity覆盖掉Intent发布系统而首先处理此tag Intent，这要求你将要处理Tag Intent的Activity运行在前台，这样当一个NFC tag被扫描到，系统先检测前台的Activity是否支持处理此Intent，如果支持，即将此Intent传给此Activity，如果不支持，则转到Intent发布系统。

5.1使用Intent发布系统

Intent发布系统指定了3个intent有不同的优先级。通常当一个tag被检测到之后，Intent就被启动（start）了，这个启动遵循以下行为

android.nfc.action.NDEF_DISCOVERED: 这个intent是在一个包含NDEF负载的tag被检测到时启动，这是最高优先级的intent, android系统不会让你指定一个Intent能处理所有的NFC数据类型，你必须在AndroidManifest.xml中指定与NFC tag对应的元素，这样当扫描到的tag传过来的数据类型与你定义的相匹配时，你的Activity就会被调用。

<activity android:name=".NdefActivity"
           android:launchMode="singleTop"
           android:label="NDEF格式"
           > 
           <intent-filter>  
             <action android:name="android.nfc.action.NDEF_DISCOVERED"/>    
             <category android:name="android.intent.category.DEFAULT"/> 
            </intent-filter>
          </activity>

如果NDEF_DISCOVERED intent 已经被启动，TECH_DISCOVERED 和 TAG_DISCOVERED intents 将不会被启动。假如一个未知的tag或者不包含NDEF负载的tag被检测到，此Intent就不会被启动。

android.nfc.action.TECH_DISCOVERED: 如果 NDEF_DISCOVERED intent没启动或者没有一个Activity的filter检测NDEF_DISCOVERED ，并且此tag是已知的，那么此TECH_DISCOVERED Intent将会启动. TECH_DISCOVERED intent要求你在一个资源文件里(xml)里指定你要支持technologies列表。

<activity android:name=".MifareClassicActivity"
            android:launchMode="singleTop"
            android:label="读写MIFARECLASSIC格式"
            > 
         <intent-filter>
          <action android:name="android.nfc.action.TECH_DISCOVERED"/> 
            <category android:name="android.intent.category.DEFAULT"/> </intent-filter> 
           
            <meta-data  
           android:name="android.nfc.action.TECH_DISCOVERED"
           android:resource="@xml/tech_list"
            />
      </activity>

android.nfc.action.TAG_DISCOVERED: 如果没有一个activity处理_DISCOVERED and TECH_DISCOVERED intents或者tag被检测为未知的，那么此Intent将会被启动。

假如你的Activity在AndroidManifest.xml文件里声明了处理android.nfc.action.TECH_DISCOVERED intent ，你必须创建一个Xml格式的资源文件，并加上你的activity支持的technologies到tech-list集合里。这样你的activity将被认作能处理这些tech-list的处理者，如果tag使用的technology属于你的定义的list里，你的Activity将接收此Intent。你可以用getTechList()来获得tag支持的technologies。
例如：如果一个tag被检测到支持MifareClassic, NdefFormatable, 和 NfcA，你的tech-list集合必须指定了其中的一项或者多项来保证你的Activity能处理此Intent。
你也可以指定多个tech-list集合，每个集合都认做独立的。如果任何单个tech-list集合是getTechList()返回的technologies集合的子集，那么你的Activity将被认为匹配了。这个还提供’与’和’或’操作。
tech_filter.xml

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> 
<resources> 
<!--多个<tech-list>元素之间是OR关系，<tech-list>元素中的
<tech>是AND关系,只要任何单个tech-list集合是getTechList()返回的technologies集合的子集，那么你的Activity将被认为匹配了--> 

  <tech-list> 
    <tech>android.nfc.tech.Ndef</tech> 
    <tech>android.nfc.tech.MifareClassic</tech> 
</tech-list> 

<!--或--> 

  <tech-list> 
    <tech>android.nfc.tech.IsoDep</tech> 
    <tech>android.nfc.tech.NfcA</tech> 
    <tech>android.nfc.tech.NfcB</tech> 
    <tech>android.nfc.tech.NfcF</tech> 
    <tech>android.nfc.tech.NfcV</tech> 
    <tech>android.nfc.tech.Ndef</tech> 
    <tech>android.nfc.tech.NdefFormatable</tech> 
    <tech>android.nfc.tech.MifareClassic</tech> 
    <tech>android.nfc.tech.MifareUltralight</tech> 
  </tech-list> 
</resources>

5.2使用前台发布系统

前台发布系统允许一个Activity 拦截一个tag Intent 获得最高优先级的处理，这种方式很容易使用和实现：

1. 在OnCreate()方法中创建一个 PendingIntent对象, 这样Android系统就能在一个tag被检测到时定位到这个对象

PendingIntent pendingIntent = PendingIntent.getActivity(
 this, 0, new Intent(this, getClass())
.addFlags(Intent.FLAG_ACTIVITY_SINGLE_TOP), 0);

==launchMode设为singleTop，这样无论NFC标签靠近手机多少次，保障只有一个Activity实例。（除一次靠近调用OnCreate()方法外，标签每一次靠近都会调用OnNewIntent()方法。）==

2. 在主线程里调用enableForegroundDispatch(Activity, PendingIntent, IntentFilter[], String[][])而且Activity在前台（可以在onResume()里调用来保证这点）

//页面获取到焦点 
  @Override 
  protected void onResume() {
   super.onResume(); 
   if (mNfcAdapter!=null){   
   mNfcAdapter.enableForegroundDispatch(
   this,mPendingIntent,null,null);
 //打开前台发布系统，使页面优于其它nfc处理 
 } 
}
//页面失去焦点 
@Override 
  protected void onPause() { 
   super.onPause(); 
   if(mNfcAdapter!=null){ 
   mNfcAdapter.disableForegroundDispatch(this);
//关闭前台发布系统
 } 
}

3.在OnNewIntent中获取Tag对象

@Override
protected void onNewIntent(Intent intent) {   
super.onNewIntent(intent); 
 mTag=intent.getParcelableExtra(NfcAdapter.EXTRA_TAG);
 String[] techList=mTag.getTechList();  
 System.out.println("标签支持的tachnology类型："); 
 for (String tech:techList){ 
 System.out.println(tech); 
 } 
}

以上，是关于NFC的基础知识，下一篇我们将实现对NFC Ndef标签和MifareClassic标签的读写操作,大家有什么意见或问题欢迎留言。

Android NFC开发详细介绍一（理论篇）

一、nfc的三种工作模式

二、Android对NFC的支持

三、API概览 Class Description

四、Tag支持的技术标准

五、Tag发布系统

5.1使用Intent发布系统

5.2使用前台发布系统

1. 在OnCreate()方法中创建一个 PendingIntent对象, 这样Android系统就能在一个tag被检测到时定位到这个对象

2. 在主线程里调用enableForegroundDispatch(Activity, PendingIntent, IntentFilter[], String[][])而且Activity在前台（可以在onResume()里调用来保证这点）

3.在OnNewIntent中获取Tag对象

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五、Tag发布系统

5.1使用Intent发布系统

5.2使用前台发布系统

1. 在OnCreate()方法中创建一个 PendingIntent对象, 这样Android系统就能在一个tag被检测到时定位到这个对象

2. 在主线程里调用enableForegroundDispatch(Activity, PendingIntent, IntentFilter[], String[][])而且Activity在前台（可以在onResume()里调用来保证这点）

3.在OnNewIntent中获取Tag对象

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