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安卓NFC标签读取快速开发教程(附源代码demo下载)

NFC技术 小天 18096浏览

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1.NFC的工作模式

NFC支持如下3种工作模式:读卡器模式(Reader/writer mode)、仿真卡模式(Card Emulation Mode)、点对点模式(P2P mode)。

下来分别看一下这三种模式:

(1)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。

(2)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)。

(3)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。

下面看一下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 最大24Mbps 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

2.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)。

NDEF格式其实就类似于硬盘的NTFS,下面我们看一下NDEF数据:

(1)NDEF数据的操作

Android SDK API支持如下3种NDEF数据的操作:

1)从NFC标签读取NDEF格式的数据。
2)向NFC标签写入NDEF格式的数据。
3)通过Android Beam技术将NDEF数据发送到另一部NFC设备。

用于描述NDEF格式数据的两个类:

1)NdefMessage:描述NDEF格式的信息,实际上我们写入NFC标签的就是NdefMessage对象。
2)NdefRecord:描述NDEF信息的一个信息段,一个NdefMessage可能包含一个或者多个NdefRecord。

NdefMessage和NdefRecord是Android NFC技术的核心类,无论读写NDEF格式的NFC标签,还是通过Android Beam技术传递Ndef格式的数据,都需要这两个类。

(2)非NDEF数据的操作

对于某些特殊需求,可能要存任意的数据,对于这些数据,我们就需要自定义格式。这些数据格式实际上就是普通的字节流,至于字节流中的数据代表什么,就由开发人员自己定义了。

(3)编写NFC程序的基本步骤

1)设置权限,限制Android版本、安装的设备:

2)定义可接收Tag的Activity

Activity清单需要配置一下launchMode属性:

而Activity中,我们也抽取了一个通用的BaseNfcActivity,如下(后面的Activity实现都继承于BaseNfcActivity):

注意:通常来说,所有处理NFC的Activity都要设置launchMode属性为singleTop或者singleTask,保证了无论NFC标签靠近手机多少次,Activity实例只有一个。

接下来看几个具体的NFC标签应用实例,通过情景学习快速掌握NFC技术:

3.两个NFC标签的简单实例

1.利用NFC标签让Android自动运行程序

场景是这样的:现将应用程序的包写到NFC程序上,然后我们将NFC标签靠近Android手机,手机就会自动运行包所对应的程序,这个是NFC比较基本的一个应用。下面以贴近标签自动运行Android自带的“短信”为例。

向NFC标签写入数据一般分为三步:

1)获取Tag对象

2)判断NFC标签的数据类型(通过Ndef.get方法)

3)写入数据

详细实现代码如下:

注意:设置 RunAppActivity 的 launchMode 属性为 singleTop。

现在看一下效果图:

android-nfc-dev1

将NFC标签贴近手机背面,自动写入数据,此时退出所有程序,返回桌面,然后再将NFC标签贴近手机背面,将会看到自动打开了“短信”。

android-nfc-dev2
下来再看一个有趣的例子:

2.利用NFC标签让Android自动打开网页

如何让NFC标签贴近手机,手机可以自动打开一个网页呢?

首先我们创建一个NdefRecord,Android已经为我们提供好了这样的方法:

实现代码对比“3.利用NFC标签让Android自动运行程序”部分只是修改了writeNFCTag方法中

其余不变。

android-nfc-dev3

上面这个功能还是比较有用的,例如我们往某些商品上贴上NFC标签,里面写入该商品的详细介绍网页Uri,当用户贴近商品时,就会自动打开该商品的详情介绍。

通过上面这两个案例的学习相信很多人已经对NFC感起了兴趣,那么下来渗透式的分析一下NDEF文本格式,看看NDEF到底是个什么东西。

4.NDEF文本格式深度解析

获取NFC标签中的数据要通过 NdefRecord.getPayload 方法完成。当然,在处理这些数据之前,最好判断一下NdefRecord对象中存储的是不是NDEF文本格式数据。

(1)判断数据是否为NDEF格式

1)TNF(类型名格式,Type Name Format)必须是NdefRecord.TNF_WELL_KNOWN。
2)可变的长度类型必须是NdefRecord.RTD_TEXT。

如果这两个标准同时满足,那么就为NDEF格式。

(2)NDEF文本格式规范

不管什么格式的数据本质上都是由一些字节组成的。对于NDEF文本格式来说,这些数据的第1个字节描述了数据的状态,然后若干个字节描述文本的语言编码,最后剩余字节表示文本数据。这些数据格式由NFC Forum的相关规范定义,可以通过 http://members.nfc-forum.org/specs/spec_dashboard 下载相关的规范。

下面这两张表是规范中 3.2节 相对重要的翻译部分:

NDEF文本数据格式:

偏移量 长度(bytes) 描述
0 1 状态字节,见下表(状态字节编码格式)
1 n ISO/IANA语言编码。例如”en-US”,”fr-CA”。编码格式是US-ASCII,长度(n)由状态字节的后6位指定。
n+1 m 文本数据。编码格式是UTF-8或UTF-16。编码格式由状态字节的前3位指定。

状态字节编码格式:

字节位(0是最低位,7是最高位) 含义
7 0:文本编码为UTF-8,1:文本编码为UTF-16
6 必须设为0
5..0 语言编码的长度(占用的字节个数)

下面我们动手实现NFC标签中的文本数据的读写操作:

1.读NFC标签文本数据

注意:Activity清单需要配置一下launchMode属性(后面一样要注意):

2.写NFC标签文本数据

我们将手机贴近NFC标签,当写入成功会弹出“写入成功”的吐司。下面我们再验证一下是否成功写入:

android-nfc-dev5

我们看到,数据已经写入成功了,说明到此我们已经成功的读写NFC标签中的文本数据了。

5.NDEF Uri格式深度解析

与NDEF文本格式一样,存储在NFC标签中的Uri也有一定的格式,http://members.nfc-forum.org/specs/spec_dashboard

(1)Uri的格式规范要比文本格式简单一些:

Name 偏移 大小 描述
识别码 0 1byte Uri识别码 用于存储已知Uri的前缀
Uri字段 1 N UTF-8类型字符串 用于存储剩余字符串

(2)Uri的前缀如下(都是十六进制的一个数):

十进制 十六进制 协议 十进制 十六进制 协议
0 0x00 N/A 1 0x01 http://www.
2 0x02 https://www. 3 0x03 http://
4 0x04 https:// 5 0x05 tel:
6 0x06 mailto: 7 0x07 ftp://anonymous:anonymous@
8 0x08 ftp://ftp. 9 0x09 ftps://
10 0x0A sftp:// 11 0x0B smb://
12 0x0C nfs:// 13 0x0D ftp://
14 0x0E dav:// 15 0x0F news:
16 0x10 telnet:// 17 0x11 imap:
18 0x12 rtsp:// 19 0x13 urn:
20 0x14 pop: 21 0x15 sip:
22 0x16 sips: 23 0x17 tftp:
24 0x18 btspp:// 25 0x19 btl2cap://
26 0x1A btgoep:// 27 0x1B tcpobex://
28 0x1C irdaobex:// 29 0x1D file://
30 0x1E urn:epc:id: 31 0x1F urn:epc:tag:
32 0x20 urn:epc:pat: 33 0x21 urn:epc:raw:
34 0x22 urn:epc: 35 0x23 urn:nfc:

每一个协议,都是用十六进制来存储于识别码位置(占1byte)。

是不是相对简单了些,那么下来我们来解析一个Uri。

(3)预先定义已知Uri前缀

这里我们定义一个UriPrefix类,以便方便的获取Uri前缀:

然后我们来看一下清单文件中Activity的相关配置:

好了,接下来就可以进行读写NFC标签中的Uri数据了:

1.读NFC标签中的Uri数据

2.写NFC标签中的Uri数据

我们将手机贴近NFC标签,写入成功后验证一下是否成功写入:

android-nfc-dev6

我们看到,数据已经写入成功了,说明到此我们已经成功的读写NFC标签中的Uri数据了。

到这里,NDEF格式就大致说完了,那么接下来看一下非NDEF格式的数据。

6.非NDEF格式深度解析

1.MifareUltralight数据格式

将NFC标签的存储区域分为16个页,每一个页可以存储4个字节,一个可存储64个字节(512位)。页码从0开始(0至15)。前4页(0至3)存储了NFC标签相关的信息(如NFC标签的序列号、控制位等)。从第5页开始存储实际的数据(4至15页)。

使用MifareUltralight.get方法获取MifareUltralight对象,然后调用MifareUltralight.connect方法进行连接,并使用MifareUltralight.writePage方法每次写入1页(4个字节)。也可以使用MifareUltralight.readPages方法每次连续读取4页。如果读取的页的序号超过15,则从头开始读。例如,从第15页(序号为14)开始读。readPages方法会读取14、15、0、1页的数据。

2.读MifareUltralight格式数据

3.写MifareUltralight格式数据

我们将手机贴近NFC标签,写入成功后验证一下是否成功写入:

android-nfc-dev8

我们看到,弹出了“北京上海广州天津”,说明数据已经写入成功了,说明到此我们已经成功的读写NFC非NDEF格式的数据了。

NFC标签开发深度解析到此就结束了!

 

作者:郭朝 转载请注明出处:http://blog.csdn.net/smartbetter/article/details/53173217

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