NFC近场通信

2018-02-27 11:53:38来源:oschina作者:ouyangshen人点击

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NFC的全称是“Near Field Communication”,意思是近场通信、与邻近的区域通信。大众所熟知的NFC技术应用,主要是智能手机的刷卡支付功能。别看智能手机是近十年前才出现的,NFC的历史可比智能手机要悠久得多,它脱胎于上世纪的RFID无线射频识别技术。 所谓RFID是“Radio Frequency Identification”的缩写,它通过无线电信号便可识别特定目标并读写数据,而无需自身与该目标之间建立任何机械或者光学接触。像日常生活中的门禁卡、公交卡,乃至二代身份证,都是采用了RFID技术的卡片。若想读写这些RFID卡片,则需相应的读卡器,只要用户把卡片靠近,读卡器就会产生感应动作。 既然RFID已经广泛使用,那么何苦又要另外制定NFC标准呢?其实正是因为RFID用的地方太多了,导致随意性较大,反而不便于更好地管控。所以业界重新定义了NFC规范,试图在两个方面弥补RFID的固有缺憾: 1、RFID的信号传播距离较远,致使位于远处的设备也可能获取卡片信息,这对安全性较高的场合是不可接受的。而NFC的有效工作距离在十厘米之内,即可避免卡片信息被窃取的风险。 2、RFID的读写操作是单向的,也就是说,只有读卡器能读写卡片,卡片不能拿读卡器怎么样。现在NFC不再沿用“读卡器——卡片”的模式,取而代之的是只有NFC设备的概念,两个NFC设备允许互相读写,既可以由设备A读写设备B,也可以由设备B读写设备A。 改进之后的NFC技术既提高了安全性,又拓宽了应用场合,同时还兼容现有的大部分RFID卡片,因此在智能手机上运用NFC而非RFID也就不足为怪了。



带有NFC功能的手机,在实际生活中主要有三项应用:读卡、写卡、分享内容(两部手机之间传输数据)。为了能更迅速地了解NFC技术在Android中的开发流程,下面通过相对简单的读卡功能,来介绍如何进行手机App的NFC开发。


首先App工程要在AndroidManifest.xml中声明NFC的操作权限,下面是配置声明的例子:






其次还要对活动页面声明NFC过滤器,目前Android支持NDEF_DISCOVERED、TAG_DISCOVERED、TECH_DISCOVERED这三种过滤器,最好把它们都加入到过滤器列表中,示例如下:













android:name="android.nfc.action.TECH_DISCOVERED"
android:resource="@xml/nfc_tech_filter" />

其中TECH_DISCOVERED类型另外指定了过滤器的来源是@xml/nfc_tech_filter,该文件的实际路径为xml/nfc_tech_filter.xml,文件内容如下所示:





android.nfc.tech.NfcA
android.nfc.tech.NfcB
android.nfc.tech.NfcF
android.nfc.tech.NfcV
android.nfc.tech.IsoDep
android.nfc.tech.Ndef
android.nfc.tech.NdefFormatable
android.nfc.tech.MifareClassic
android.nfc.tech.MifareUltralight


上面的过滤器列表乍看过去真是令人大吃一惊,这都是些什么东东,它们之间有哪些区别呢?倘若认真对这几个专业术语追根溯源,势必要一番长篇大论才能理清其中的历史脉络,因此不妨将事情简单化,这些NFC类型只不过是一个大家族内部的兄弟姐妹罢了。譬如说中国近代史上显赫的宋氏三姐妹,原是同一对父母,然后分别嫁给三个人罢了。NFC类型虽多,常见的NfcA、NfcB、IsoDep三个系出ISO14443标准(即RFID卡标准),它们仨各自用于生活中的几种场合,说明如下: 1、NfcA遵循ISO14443-3A标准,常用于门禁卡; 2、NfcB遵循ISO14443-3B标准,常用于二代身份证; 3、IsoDep遵循ISO14443-4标准,常用于公交卡;


好不容易把AndroidManifest.xml的相关配置弄完,接着便是代码方面的处理逻辑了。NFC编码主要有三个步骤:初始化适配器、启用感应/禁用感应、接收到感应消息并对消息解码,下面分别进行介绍: 一、初始化NFC适配器 这里的初始化动作又可分解为三部分: 1、调用NfcAdapter类的getDefaultAdapter方法,获取系统当前默认的NFC适配器。这个NfcAdapter与列表适配器的概念不一样,它其实是Android的NFC管理工具。 2、声明一个延迟意图,告诉系统一旦接收到NFC感应,则应当启动哪个页面进行处理。 3、定义一个NFC消息的过滤器,这个过滤器是AndroidManifest.xml所配置过滤器的子集。因为接下来要读取的卡片兼容RFID标准(ISO14443家族),所以过滤器的动作名称为NfcAdapter.ACTION_TECH_DISCOVERED,并且设置该动作包含了两项卡片标准,分别是NfcA(用于门禁卡)和IsoDep(用于公交卡)。 详细的NFC初始化代码示例如下:


private void initNfc() {
// 获取默认的NFC适配器
nfcAdapter = NfcAdapter.getDefaultAdapter(this);
if (nfcAdapter == null) {
tv_nfc_result.setText("当前手机不支持NFC");
return;
} else if (!nfcAdapter.isEnabled()) {
tv_nfc_result.setText("请先在系统设置中启用NFC功能");
return;
}
// 探测到NFC卡片后,必须以FLAG_ACTIVITY_SINGLE_TOP方式启动Activity,
// 或者在AndroidManifest.xml中设置launchMode属性为singleTop或者singleTask,
// 保证无论NFC标签靠近手机多少次,Activity实例都只有一个。
Intent intent = new Intent(this, NfcActivity.class)
.addFlags(Intent.FLAG_ACTIVITY_SINGLE_TOP);
// 声明一个NFC卡片探测事件的相应动作
mPendingIntent = PendingIntent.getActivity(this, 0,
intent, PendingIntent.FLAG_UPDATE_CURRENT);
try {
// 定义一个过滤器(检测到NFC卡片)
mFilters = new IntentFilter[]{new IntentFilter(NfcAdapter.ACTION_TECH_DISCOVERED, "*/*")};
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
// 读标签之前先确定标签类型
mTechLists = new String[][]{new String[]{NfcA.class.getName()}, {IsoDep.class.getName()}};
}

二、启用NFC感应/禁用NFC感应 为了让测试App能够接收NFC的感应动作,需要重载Activity的onResume函数,在该函数中调用NFC适配器的enableForegroundDispatch方法,指定启用NFC功能时的响应动作以及过滤条件。另外也需重载onPause函数,在该函数中调用NFC适配器的disableForegroundDispatch方法,表示当前页面在暂停状态之时不再接收NFC感应消息。具体的NFC启用和禁用代码如下所示:


@Override
protected void onResume() {
super.onResume();
if (nfcAdapter!=null && nfcAdapter.isEnabled()) {
// 为本App启用NFC感应
nfcAdapter.enableForegroundDispatch(this, mPendingIntent, mFilters, mTechLists);
}
}
@Override
public void onPause() {
super.onPause();
if (nfcAdapter!=null && nfcAdapter.isEnabled()) {
// 禁用本App的NFC感应
nfcAdapter.disableForegroundDispatch(this);
}
}

三、接收到感应消息并对消息解码 通过前面的第二步启用NFC感应之后,一旦App接收到感应消息,就会回调Activity的onNewIntent函数,因此开发者可以重写该函数来处理NFC的消息内容。以NFC技术常见的小区门禁卡为例,门禁卡采取的子标准为NfcA,对应的数据格式则为MifareClassic。于是利用MifareClassic类的相关方法即可获取卡片数据,下面是MifareClassic类的方法说明: get : 从Tag对象中获取卡片对象的信息。该方法为静态方法。 connect : 连接卡片数据。 close : 释放卡片数据。 getType : 获取卡片的类型。TYPE_CLASSIC表示传统类型,TYPE_PLUS表示增强类型,TYPE_PRO表示专业类型。 getSectorCount : 获取卡片的扇区数量。 getBlockCount : 获取卡片的分块个数。 getSize : 获取卡片的存储空间大小,单位字节。 使用MifareClassic工具查询卡片数据的流程很常规,先调用connect方法建立连接,然后调用各个get方法获取详细信息,最后调用close方法关闭连接。具体的门禁卡读取代码示例如下:


@Override
protected void onNewIntent(Intent intent) {
super.onNewIntent(intent);
String card_info = "";
String action = intent.getAction(); // 获取到本次启动的action
if (action.equals(NfcAdapter.ACTION_NDEF_DISCOVERED) // NDEF类型
|| action.equals(NfcAdapter.ACTION_TECH_DISCOVERED) // 其他类型
|| action.equals(NfcAdapter.ACTION_TAG_DISCOVERED)) { // 未知类型
// 从intent中读取NFC卡片内容
Tag tag = intent.getParcelableExtra(NfcAdapter.EXTRA_TAG);
// 获取NFC卡片的序列号
byte[] ids = tag.getId();
card_info = String.format("卡片的序列号为: %s", ByteArrayChange.ByteArrayToHexString(ids));
if (rb_guard_card.isChecked()) {
String result = readGuardCard(tag);
card_info = String.format("%s/n详细信息如下:/n%s", card_info, result);
tv_nfc_result.setText(card_info);
}
}
}
// 读取小区门禁卡信息
public String readGuardCard(Tag tag) {
MifareClassic classic = MifareClassic.get(tag);
String info;
try {
classic.connect(); // 连接卡片数据
int type = classic.getType(); //获取TAG的类型
String typeDesc;
if (type == MifareClassic.TYPE_CLASSIC) {
typeDesc = "传统类型";
} else if (type == MifareClassic.TYPE_PLUS) {
typeDesc = "增强类型";
} else if (type == MifareClassic.TYPE_PRO) {
typeDesc = "专业类型";
} else {
typeDesc = "未知类型";
}
info = String.format("/t卡片类型:%s/n/t扇区数量:%d/n/t分块个数:%d/n/t存储空间:%d字节",
typeDesc, classic.getSectorCount(), classic.getBlockCount(), classic.getSize());
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
info = e.getMessage();
} finally { // 无论是否发生异常,都要释放资源
try {
classic.close(); // 释放卡片数据
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
info = e.getMessage();
}
}
return info;
}

编码完毕,找一台支持NFC的手机安装测试App,启动应用前注意开启手机的NFC功能。然后进入App的测试页面,拿一张门禁卡靠近手机背面(门禁卡不一定是卡片,也可能是钥匙扣模样),稍等片刻便会读取并显示门禁卡的基本信息,卡片信息截图如下所示:

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