Android NFC问道

概述

NFC(Near Field Communication)，无线近场通讯技术。

• 技术指标
• 初始连接距离 ：<= 4cm
• 通讯距离 ： 10cm (理论)
• 射频频率 ： 13.56MHz
• 传输速率 ：106 / 212 / 424 kbps

---

应用

Bridging The Physical and Virtual World，NFC 是现实世界与虚拟世界的桥梁 -- Google IO

• 生活中的 NFC应用

• 读写信息，通过 NFC 读取海报上的电子标签(射频识别信息)等

• 数据交换，不同 NFC设备间建立连接后进行数据交换，手机间发送图片，音乐等，和蓝牙类似

• 内置卡片，手机 NFC 功能支持公交刷卡，门禁刷卡等

• 基于此，Android NFC支持三种功能操作模式

• 读卡器模式(Reader/Writer Mode) ，允许 NFC设备读/写电子标签(RFID,射频识别)

• P2P模式（P2P Mode），建立连接的 NFC 设备间进行端到端的数据交换/传输

• 模拟卡模式(Card Emulation Mode)，允许 NFC设备内置IC卡信息，充当 IC 卡，模拟卡模式供电方式由读卡器的 供电，手机关机时亦可工作

开发与运用

NFC基础

简介在 Android 平台上运行的 NFC 任务，及其如何从以NDEF ( 用于 NFC数据交互的标准数据格式 ) 格式接收或发送 NFC 数据，与支持其操作的 Android API
官文 ：https://developer.android.com/guide/topics/connectivity/nfc/nfc.html

• NDEF两种主要用途
• 基于 Tag调度系统(Tag Dispatch System )从 NFC tag 中读取 NDEF 数据
• 基于 Android Beam 从一台设备向另一台设备播送 NDEF 信息

Tag调度系统

开启了 NFC 功能的设备，在亮屏状态下，会在允许范围能定时监测 NFC tag。当成功捕捉到 NFC tag 时，由于 NFC 的短距离检测性质，Tag调度系统会立即在最合适的 Activity 中将 tag 封装于 intent 中，不发出允许请求或者寻找将要使用的NFC的 Activity，以防 NFC tag 在距离增加时无法捕捉。

• 解析 tag 信息及将 tag 发送到指定应用
• 解析标识 MIME 或 URI 的信息
• 将 MIME/URI 及其他信息封装到 intent
• 基于 intent 启动指定 activity, 将 tags分配给应用程序
  详见下文

NFC tag 如何映射 MIME 和 URI

类似计算机网络，NFC 的无线数据交互亦基于协议完成，什么协议官文并未给出定义，但有标准格式报文** NDEF **。 类似网络中的 IP 数据报，报文首部中的特定 bits 用于标识，报文主体搭载数据。
 NDEF 以 NdefRecord 对象的形式被封装于 NdefMessage 中，一个 NdefMessage 可包含多个 NdefRecord，NdefMessage 可视为 NdefRecord 的容器, NdefMessage 类比 IP数据报， 第一个 NdefRecord 类比 IP 数据报首部。

• 标准数据格式下，NDEF message中的第一个NDEF record数据格式简析
• 3-bit TNF(Type Name Format), 指明 Variable length type 域的数据类型
• Variable length type, 指明record (NdefRecord) 的类型
• Variable length ID, record 唯一标识，不常用
• Variable length payload, 实际要进行读写的数据

Tag调度系统通过 TNF和 Variable length type解析出 MIME/URI 并进行匹配，如果成功，将其随着 payload 数据一同封装进 ACTION_NDEF_DISCOVERY intent 中。否则，tag 对象含有的技术信息(technologies)及其搭载的数据将被封装到 ACTION_TECH_DISCOVERY intent中。

将 NFC tags 分派给应用程序

当Tag调度系统成功创建封装有 NFC tag 的 intent后，需将 intent传给有相关应用程序，应用程序需定义 filter属性与 intent进行匹配。如果有多个应用程序能够处理此 intent，则有 Activity Chooser进行选择。

• 优先级从高到低的三个 intent
• ACTION_NDEF_DISCOVERED, 优先级最高的 intent
• ACTION_TECH_DISCOVERED, 优先级次之，当无注册 ACTION_NDEF_DISCOVERED，或者无法匹配 MIME/URI 号，或者是一个 没有包含 NDEF数据technolog tag 时，启动此 intent
• ACTION_TAG_DISCOVERED, 优先级最低，用于前两种情况均无法应用时

流程图如下：

Tag Dispatch System

*Note : 有使用 NDEF message 时，应创建 ACTION_NDEF_DISCOVERY intent *

---

实战演练, 以读卡器模式为例

Manifest

• NFC权限请求

<uses-permission android:name="android.permission.NFC" />

• 最低 Sdk 版本

<uses-sdk android:minSdkVersion="10"/>

• 特征

 <uses-feature android:name="android.hardware.nfc" android:required="true" />

• intent-filter

<intent-filter>
       <action android:name="android.nfc.action.TECH_DISCOVERED"/>
</intent-filter>
<meta-data android:name="android.nfc.action.TECH_DISCOVERED"
           android:resource="@xml/nfc_tech_list"/>

 <intent-filter>
      <action android:name="android.nfc.action.TAG_DISCOVERED"/>

      <category android:name="android.intent.category.DEFAULT"/>
 </intent-filter>

创建res/xml/nfc_tech_filter.xml

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<resources xmlns:xliff="urn:oasis:names:tc:xliff:document:1.2">
    <tech-list>
        <tech>android.nfc.tech.IsoDep</tech>
    </tech-list>
    <tech-list>
        <tech>android.nfc.tech.NfcA</tech>
    </tech-list>
    <tech-list>
        <tech>android.nfc.tech.MifareClassic</tech>
    </tech-list>
    <tch-list>
        <tech>android.nfc.tech.NdefFormatable</tech>
    </tch-list>
</resources>

MainActivity.java

• OnCreate()

@Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);

        Intent nfcIntent = new Intent(this, getClass());
        mTextView = (TextView)findViewById(R.id.text_view);
        nfcIntent.addFlags(Intent.FLAG_ACTIVITY_SINGLE_TOP);
      
        mPendingIntent = PendingIntent.getActivity(this, 0, nfcIntent, 0);
        mAdapter = NfcAdapter.getDefaultAdapter(this);
        if (mAdapter == null){
            Toast.makeText(getApplicationContext(), "此设备不支持 NFC ", Toast.LENGTH_SHORT).show();
            return;
        }
        if(!mAdapter.isEnabled()) {
            Toast.makeText(getApplicationContext(), " NFC 未开启 ", Toast.LENGTH_SHORT).show();
        }else{
            Toast.makeText(getApplicationContext(), " 请将预读卡片紧贴手机背部 ", Toast.LENGTH_SHORT).show();
        }
    }

More Info about PendingIntent http://blog.csdn.net/harvic880925/article/details/42030955

• OnResume()

@Override
    protected void onResume() {
        super.onResume();
       //enableForegroundDispatch()允许 app前台调度当前Activity，而不通过系统自带的 Activity Choose Dialog 进行选择
        mAdapter.enableForegroundDispatch(this, mPendingIntent, null, null);
    }

• OnNewIntent()

//当 Activity 中有新 intent 创建时调用
 @Override
    protected void onNewIntent(Intent intent) {
        super.onNewIntent(intent);
        getTagInfo(intent);
        mTextView.setText(mInfo);
    }

• OnPause()

@Override
    protected void onPause() {
        super.onPause();
        if (mAdapter != null) {
            mAdapter.disableForegroundDispatch(this);
        }
    }

• MyFuncs

  private void getTagInfo(Intent intent){
        //获取 Tag 对象数据，用于解析出 id 和 所适配的 tech
        Tag tag = intent.getParcelableExtra(NfcAdapter.EXTRA_TAG);
        byte[] tagId = tag.getId();
        //将 byte[] 转换为 十六进制字符
        String idStr = FormatUtil.ByteArrayToHexString(tagId);

        mInfo = "TypeID : " + idStr + "\n";
        // 获取 tag 中能于 android nfc 适配的 tech
        for (int i = 0; i < tag.getTechList().length; i++){
            mInfo += "Tech-" + (i + 1) + " : "+ tag.getTechList()[i] + "\n";
        }
        Toast.makeText(getApplicationContext(), idStr, Toast.LENGTH_SHORT).show();
    }

 此例能读取多种类型的 Tag 数据，小编试过银行卡，羊城通公交卡，学生饭卡及身份证。但读取的信息有限，而且无用... 连卡号无法读取，后续基于公交卡适配的 IsoDep tech 查找相关资料，进行如下扩展。

扩展

IsoDep 通过 Byte[] transceive(Byte[] cmdData) 函数进行交互，函数参数是 命令数据，返回结果数据
详见 https://developer.android.com/reference/android/nfc/tech/NfcA.html#transceive(byte[])

• 命令摘自网络
  CSDN博客 http://blog.csdn.net/mhpmii/article/details/50563883
  需要注意的时，命令需以字节数组(Byte[])传递
• MyClass

public class Yangchengtong {
    public static class SendCmd{
        public static byte[] id = { (byte) 'P', (byte) 'A', (byte) 'Y',
                (byte) '.', (byte) 'A', (byte) 'P', (byte) 'P', (byte) 'Y'};
        public static byte[] balance = {
                (byte) 0x80,
                (byte) 0x5C,
                (byte) 0x00,
                (byte) 0x02,
                (byte) 0x04
              }; //通信后获取的 byte[] 取前四个字节转换成int 再除以 100 得到余额
        public static byte[] trades = {
                (byte) 0x00,
                (byte) 0xB2,
                (byte) 0x01,
                (byte) 0xC5,
                (byte) 0x00
              }; //一次性读取所有交易记录
        }
}

• MainActivity.java 续

private void getPreciseTagInfo(Intent intent){
        IsoDep isoDep = IsoDep.get((Tag)intent.getParcelableExtra(NfcAdapter.EXTRA_TAG));
        try{
            isoDep.connect();
            byte[] cardNameBytes = isoDep.transceive(Yangchengtong.SendCmd.id);
            mInfo += divideLine;
            mInfo += "Card Type Bytes: " + FormatUtil.ByteArrayToHexString(cardNameBytes) + "\n";

            byte[] cardBalanceBytes = isoDep.transceive(Yangchengtong.SendCmd.balance);
            mInfo += "Card Balance Bytes: " + FormatUtil.ByteArrayToHexString(cardBalanceBytes) + "\n";

        }catch (IOException ioe){
            Log.e("Error connect isoDep", ioe.toString());
        }finally {
            if(isoDep != null){
                try{
                    isoDep.close();
                }catch (IOException e){
                    Log.e("Error close isoDep", e.toString());
                }
            }
        }
    }

  em... 能成功读出支持 IsoDep IC卡的数据，但经验证，余额不准确。无法找到羊城通与 NFC交互的相关资料，至此暂时冰冻此次尝试。