Android NFC技術解析,附Demo源碼

? ? ? ? 由于項目需求,對Android NFC 技術進行了一定的了解和深入,整合了一些網絡、書籍資料,此文章僅作為自己的學習筆記。

NFC是Near Field Communication縮寫,即近距離無線通訊技術。可以在移動設備、消費類電子產品、PC 和智能控件工具間進行近距離無線通信。簡單一點說,nfc功能是什么?nfc功能有什么用?其實NFC提供了一種簡單、觸控式的解決方案,可以讓消費者簡單直觀地交換信息、訪問內容與服務。NFC技術允許電子設備之間進行非接觸式點對點數據傳輸,在十厘米(3.9英吋)內,交換數據,其傳輸速度有106Kbit/秒、212Kbit/秒或者424Kbit/秒三種。接下來我們更加詳細的來了解一下nfc的應用。

由飛利浦公司和索尼公司共同開發的NFC是一種非接觸式識別和互聯技術

一、nfc是什么,它的工作模式?

? ? ? ? NFC工作模式主要有三種工作模式,分別是卡模式(Card emulation)、點對點模式(P2P mode)和讀卡器模式(Reader/writer mode)。

(1)讀卡器模式

? ? ? ? 數據在NFC芯片中,可以簡單理解成“刷標簽”。本質上就是通過支持NFC的手機或其它電子設備從帶有NFC芯片的標簽、貼紙、名片等媒介中讀寫信息。通常NFC標簽是不需要外部供電的。當支持NFC的外設向NFC讀寫數據時,它會發送某種磁場,而這個磁場會自動的向NFC標簽供電。

(2)仿真卡模式

? ? ? ? 數據在支持NFC的手機或其它電子設備中,可以簡單理解成“刷手機”。本質上就是將支持NFC的手機或其它電子設備當成借記卡、公交卡、門禁卡等IC卡使用。基本原理是將相應IC卡中的信息憑證封裝成數據包存儲在支持NFC的外設中 。在使用時還需要一個NFC射頻器(相當于刷卡器)。將手機靠近NFC射頻器,手機就會接收到NFC射頻器發過來的信號,在通過一系列復雜的驗證后,將IC卡的相應信息傳入NFC射頻器,最后這些IC卡數據會傳入NFC射頻器連接的電腦,并進行相應的處理(如電子轉帳、開門等操作)。

(3)點對點模式

? ? ? ? 該模式與藍牙、紅外差不多,用于不同NFC設備之間進行數據交換,不過這個模式已經沒有有“刷”的感覺了。其有效距離一般不能超過4厘米,但傳輸建立速度要比紅外和藍牙技術快很多,傳輸速度比紅外塊得多,如過雙方都使用Android4.2,NFC會直接利用藍牙傳輸。這種技術被稱為AndroidBeam。所以使用androidBeam傳輸數據的兩部設備不再限于4厘米之內。

NFC、藍牙和紅外之間的差異

二、Android對NFC的支持

? ? ? ? ?不同的NFC標簽之間差異很大,有的只支持簡單的讀寫操作,有時還會采用支持一次性寫入的芯片,將NFC標簽設計成只讀的。當然,也存在一些復雜的NFC標簽,例如,有一些NFC標簽可以通過硬件加密的方式限制對某一區域的訪問。還有一些標簽自帶操作環境,允許NFC設備與這些標簽進行更復雜的交互。這些標簽中的數據也會采用不同的格式。但Android SDK API主要支持NFC論壇標準(Forum Standard),這種標準被稱為NDEF(NFC Data Exchange Format,NFC數據交換格式)。

NDEF格式其實就類似于硬盤的NTFS,下面我們看一下NDEF數據:

(1)NDEF數據的操作

Android SDK API支持如下3種NDEF數據的操作:

1)從NFC標簽讀取NDEF格式的數據。

2)向NFC標簽寫入NDEF格式的數據。

3)通過Android Beam技術將NDEF數據發送到另一部NFC設備。

用于描述NDEF格式數據的兩個類:

1)NdefMessage:描述NDEF格式的信息,實際上我們寫入NFC標簽的就是NdefMessage對象。

2)NdefRecord:描述NDEF信息的一個信息段,一個NdefMessage可能包含一個或者多個NdefRecord。

NdefMessage和NdefRecord是Android NFC技術的核心類,無論讀寫NDEF格式的NFC標簽,還是通過Android Beam技術傳遞Ndef格式的數據,都需要這兩個類。

(2)非NDEF數據的操作

對于某些特殊需求,可能要存任意的數據,對于這些數據,我們就需要自定義格式。這些數據格式實際上就是普通的字節流,至于字節流中的數據代表什么,就由開發人員自己定義了。

(3)編寫NFC程序的基本步驟

1)設置權限,限制Android版本、安裝的設備:

配置權限

2)定義可接收Tag的Activity,配置一下launchMode屬性:

處理NFC的Activity都要設置launchMode屬性為singleTop或者singleTask,保證activty唯一實例

三、實戰使用NFC標簽

(1)利用NFC標簽讓Android自動運行程序

場景是這樣的:現將應用程序的包寫到NFC程序上,然后我們將NFC標簽靠近Android手機,手機就會自動運行包所對應的程序,這個是NFC比較基本的一個應用。下面以貼近標簽自動運行Android自帶的“短信”為例。

向NFC標簽寫入數據一般分為三步:

1)獲取Tag對象

2)判斷NFC標簽的數據類型(通過Ndef.get方法)

3)寫入數據

實際運行效果如下:

操作步驟:

點擊自動打開短信界面或百度頁面,進入對應Activity,將NFC標簽貼近手機背面,提示寫入成功。返回主界面,再將NFC標簽貼近手機背面,便能看到自動打開短信或者打開百度頁面。

應用主界面
數據寫入界面


掃描NFC標簽后跳轉頁面

四、NDEF文本格式深度解析

獲取NFC標簽中的數據要通過 NdefRecord.getPayload 方法完成。當然,在處理這些數據之前,最好判斷一下NdefRecord對象中存儲的是不是NDEF文本格式數據。

(1)判斷數據是否為NDEF格式

1)TNF(類型名格式,Type Name Format)必須是NdefRecord.TNF_WELL_KNOWN。

2)可變的長度類型必須是NdefRecord.RTD_TEXT。

如果這兩個標準同時滿足,那么就為NDEF格式。

(2)NDEF文本格式規范

不管什么格式的數據本質上都是由一些字節組成的。對于NDEF文本格式來說,這些數據的第1個字節描述了數據的狀態,然后若干個字節描述文本的語言編碼,最后剩余字節表示文本數據。這些數據格式由NFC Forum的相關規范定義,可以通過 http://members.nfc-forum.org/specs/spec_dashboard 下載相關的規范。

下面這兩張表是規范中 3.2節 相對重要的翻譯部分:

NDEF文本數據格式


狀態字節編碼格式

實現NFC標簽中的文本數據的讀寫操作:

寫文本數據核心代碼,具體可查閱項目中代碼WriteTextActivity類
讀文本數據核心代碼,具體可查閱項目中代碼ReadTextActivity類

? ? ? 點擊寫NFC標簽中的文本數據,跳轉到對應的Activity,將NFC標簽卡貼近手機,寫入成功后會提示,再退回主頁面,選擇讀文本數據,便可讀取。

數據寫入界面
數據讀取界面

五、NDEF Uri格式存儲(操作步驟如上圖,具體實現可查閱項目代碼)

六、非NDEF格式(操作步驟如上圖,具體實現查閱項目代碼)

? ? ? ? MifareUltralight數據格式:將NFC標簽的存儲區域分為16個頁,每一個頁可以存儲4個字節,一個可存儲64個字節(512位)。頁碼從0開始(0至15)。前4頁(0至3)存儲了NFC標簽相關的信息(如NFC標簽的序列號、控制位等)。從第5頁開始存儲實際的數據(4至15頁)。使用MifareUltralight.get方法獲取MifareUltralight對象,然后調用MifareUltralight.connect方法進行連接,并使用MifareUltralight.writePage方法每次寫入1頁(4個字節)。

? ? ? ?也可以使用MifareUltralight.readPages方法每次連續讀取4頁。如果讀取的頁的序號超過15,則從頭開始讀。例如,從第15頁(序號為14)開始讀。readPages方法會讀取14、15、0、1頁的數據。

此為本次測試所使用設備,手機:小米5 ?NFC標簽卡:淘寶可購買


項目源碼地址https://github.com/RickyYu/Nfc-Android

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