Android NFC问道

2017-07-28 本文已影响0人 casuality4windy

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。