nfc近场通信

2022-03-26 11:52:45

NFC简介：

Near Field Communication 近场通信，是一种数据传输技术。

与wifi、蓝牙、红外线等数据传输技术的一个主要差异就是有效距离一般不能超过4cm。

NFC支持3种工作模式：

1.读卡器模式；

2.仿真卡模式；

3.点对点模式；

1.读卡器模式：

通过NFC设备（支持NFC的Android手机）从带有NFC芯片的标签、贴纸、报纸、明信片等媒介读取信息，或将数据写到这些媒介中。

2.仿真卡模式：

是将支持NFC的手机或其他电子设备当成借记卡、信用卡、公交卡、门禁卡等IC卡使用；基本原理是将相应的IC卡中的信息（支付凭证）封装成数据包存储在支持NFC的手机中，在使用时还需要一个NFC射频器（相当于刷传统IC卡时使用的刷卡器），将手机靠近NFC射频器，手机就会收到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射频器连接的计算机，并进行相应的处理（如电子转账、开门等操作）。

3.点对点模式：

与蓝牙、红外差不多，可以用于不同的NFC设备之间进行数据交换，只是NFC的点对点模式有效距离更短，不能超过4cm；但是如果两个设备使用的都是Android4.2及以上版本，NFC会直接利用蓝牙传输，这种技术被称为Android Beam，所以Android Beam传输数据的两部设备不局限于4cm之内。

基础知识：

1.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）；

2.Android SDK API支持如下三种NDEF数据的操作：

a.从NFC标签读取NDEF格式的数据；

b.向NFC标签写入NDEF格式的数据；

c.通过Android Beam技术将NDEF数据发送到另一部NFC设备；

3.在一个NFC设备读取NFC标签或另一个NFC设备中的数据之前会在0.1秒的时间之内建立NFC连接，然后数据会自动从被读取一端流向读取数据的一端；数据接收端会根据具体的数据格式和标签类型调用相应的Activity（这种行为也称为Tag Dispatch），这些Activity都需要定义Intent Filter，这些Intent Filter中就会指定不同的过滤机制，分为三个级别，也称为NFC的三重过滤机制。

4.NDEF_DISCOVERED：

只过滤固定格式的NDEF数据。例如：纯文本、指定协议（http、ftp、smb等）的URI等；

TECH_DISCOVERED：

当ACTION_NDEF_DISCOVERED指定的过滤机制无法匹配Tag时，就会使用这种过滤机制进行匹配，这种过滤机制并不是通过Tag中的数据格式进行匹配的，而是根据Tag支持的数据存储格式进行匹配，因此这种过滤机制的范围更广；

TAG_DISCOVERED：

如果将NFC过滤机制看成if...else if...else语句的话，那么这种过滤机制就相当于else部分，当前面两种过滤机制都匹配失败后，系统就会利用这种过滤机制来处理，这种过滤机制用来处理未识别的Tag（数据格式不对，而且Tag支持的格式也不匹配）。

5.Android系统会依次匹配NDEF_DISCOVERED、TECH_DISCOVERED和TAG_DISCOVERED；如果通过三重过滤机制仍然无法匹配Tag，则什么都不做；通常在成功匹配Tag后，Android设备会发出比较清脆的声音，而未成功匹配Tag，就会发出比较沉闷的声音。

此过程的处理流程如下图所示：

6.在manifest文件中需要设置的部分有：

设置权限：

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

限制Android版本：

android:minSdkVersion="14"

限制安装的设备：

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

设置Activity的Intent Filter，比如设置为三种过滤机制的一种：

<intent-filter>

<action android:name="android.nfc.action.TECH_DISCOVERED" />

</intent-filter>

接下来，我们来第一个例子，这个例子是属于读卡器模式，从NFC芯片中读取和写入数据。

它的manifest文件内容如下：

[html] view
plain copy

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<manifest xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
package="com.r8c.nfc_demo"
android:versionCode="110"
android:versionName="1.1.0" >
<uses-sdk
android:minSdkVersion="15"
android:targetSdkVersion="17" />
<uses-permission android:name="android.permission.NFC" />
<uses-feature
android:name="android.hardware.nfc"
android:required="true" />
<application
android:allowBackup="true"
android:icon="@drawable/ic_launcher"
android:label="@string/app_name"
android:theme="@style/AppTheme" >
<activity
android:name="com.r8c.nfc_demo.NfcDemoActivity"
android:configChanges="orientation|keyboardHidden|screenSize"
android:label="@string/app_name"
android:launchMode="singleTask">
<intent-filter>
<action android:name="android.intent.action.MAIN" />
<category android:name="android.intent.category.LAUNCHER" />
</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_filter" />
</activity>
</application>
</manifest>

它的Activity的内容如下，包括读取、写入、删除三大功能：（其中删除功能是通过写入空值来实现的）

[java] view
plain copy

import java.io.IOException;
import java.io.UnsupportedEncodingException;
import java.nio.charset.Charset;
import android.media.AudioManager;
import android.media.MediaPlayer;
import android.media.RingtoneManager;
import android.net.Uri;
import android.nfc.FormatException;
import android.nfc.NdefMessage;
import android.nfc.NdefRecord;
import android.nfc.NfcAdapter;
import android.nfc.Tag;
import android.nfc.tech.MifareUltralight;
import android.nfc.tech.Ndef;
import android.nfc.tech.NfcA;
import android.os.Bundle;
import android.app.Activity;
import android.app.PendingIntent;
import android.content.Context;
import android.content.Intent;
import android.content.IntentFilter;
import android.graphics.Color;
import android.util.Log;
import android.view.Menu;
import android.view.View;
import android.view.View.OnClickListener;
import android.widget.Button;
import android.widget.TextView;
import android.widget.Toast;
public class NfcDemoActivity extends Activity implements OnClickListener {
// NFC适配器
private NfcAdapter nfcAdapter = null;
// 传达意图
private PendingIntent pi = null;
// 滤掉组件无法响应和处理的Intent
private IntentFilter tagDetected = null;
// 文本控件
private TextView promt = null;
// 是否支持NFC功能的标签
private boolean isNFC_support = false;
// 读、写、删按钮控件
private Button readBtn, writeBtn, deleteBtn;
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_nfc_demo);
setupViews();
initNFCData();
}
@Override
protected void onResume() {
super.onResume();
if (isNFC_support == false) {
// 如果设备不支持NFC或者NFC功能没开启，就return掉
return;
}
// 开始监听NFC设备是否连接
startNFC_Listener();
if (NfcAdapter.ACTION_TECH_DISCOVERED.equals(this.getIntent()
.getAction())) {
// 注意这个if中的代码几乎不会进来，因为刚刚在上一行代码开启了监听NFC连接，下一行代码马上就收到了NFC连接的intent，这种几率很小
// 处理该intent
processIntent(this.getIntent());
}
}
@Override
protected void onPause() {
super.onPause();
if (isNFC_support == true) {
// 当前Activity如果不在手机的最前端，就停止NFC设备连接的监听
stopNFC_Listener();
}
}
@Override
protected void onNewIntent(Intent intent) {
super.onNewIntent(intent);
// 当前app正在前端界面运行，这个时候有intent发送过来，那么系统就会调用onNewIntent回调方法，将intent传送过来
// 我们只需要在这里检验这个intent是否是NFC相关的intent，如果是，就调用处理方法
if (NfcAdapter.ACTION_TECH_DISCOVERED.equals(intent.getAction())) {
processIntent(intent);
}
}
@Override
public void onClick(View v) {
// 点击读按钮后
if (v.getId() == R.id.read_btn) {
try {
String content = read(tagFromIntent);
if (content != null && !content.equals("")) {
promt.setText(promt.getText() + "nfc标签内容：\n" + content
+ "\n");
} else {
promt.setText(promt.getText() + "nfc标签内容：\n" + "内容为空\n");
}
} catch (IOException e) {
promt.setText(promt.getText() + "错误:" + e.getMessage() + "\n");
Log.e("myonclick", "读取nfc异常", e);
} catch (FormatException e) {
promt.setText(promt.getText() + "错误:" + e.getMessage() + "\n");
Log.e("myonclick", "读取nfc异常", e);
}
// 点击写后写入
} else if (v.getId() == R.id.write_btn) {
try {
write(tagFromIntent);
} catch (IOException e) {
promt.setText(promt.getText() + "错误:" + e.getMessage() + "\n");
Log.e("myonclick", "写nfc异常", e);
} catch (FormatException e) {
promt.setText(promt.getText() + "错误:" + e.getMessage() + "\n");
Log.e("myonclick", "写nfc异常", e);
}
} else if (v.getId() == R.id.delete_btn) {
try {
delete(tagFromIntent);
} catch (IOException e) {
promt.setText(promt.getText() + "错误:" + e.getMessage() + "\n");
Log.e("myonclick", "删除nfc异常", e);
} catch (FormatException e) {
promt.setText(promt.getText() + "错误:" + e.getMessage() + "\n");
Log.e("myonclick", "删除nfc异常", e);
}
}
}
private void setupViews() {
// 控件的绑定
promt = (TextView) findViewById(R.id.promt);
readBtn = (Button) findViewById(R.id.read_btn);
writeBtn = (Button) findViewById(R.id.write_btn);
deleteBtn = (Button) findViewById(R.id.delete_btn);
// 给文本控件赋值初始文本
promt.setText("等待RFID标签");
// 监听读、写、删按钮控件
readBtn.setOnClickListener(this);
writeBtn.setOnClickListener(this);
deleteBtn.setOnClickListener(this);
}
private void initNFCData() {
// 初始化设备支持NFC功能
isNFC_support = true;
// 得到默认nfc适配器
nfcAdapter = NfcAdapter.getDefaultAdapter(getApplicationContext());
// 提示信息定义
String metaInfo = "";
// 判定设备是否支持NFC或启动NFC
if (nfcAdapter == null) {
metaInfo = "设备不支持NFC！";
Toast.makeText(this, metaInfo, Toast.LENGTH_SHORT).show();
isNFC_support = false;
}
if (!nfcAdapter.isEnabled()) {
metaInfo = "请在系统设置中先启用NFC功能！";
Toast.makeText(this, metaInfo, Toast.LENGTH_SHORT).show();
isNFC_support = false;
}
if (isNFC_support == true) {
init_NFC();
} else {
promt.setTextColor(Color.RED);
promt.setText(metaInfo);
}
}
@Override
public boolean onCreateOptionsMenu(Menu menu) {
// Inflate the menu; this adds items to the action bar if it is present.
getMenuInflater().inflate(R.menu.nfc_demo, menu);
return true;
}
// 字符序列转换为16进制字符串
private String bytesToHexString(byte[] src) {
return bytesToHexString(src, true);
}
private String bytesToHexString(byte[] src, boolean isPrefix) {
StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
if (isPrefix == true) {
stringBuilder.append("0x");
}
if (src == null || src.length <= 0) {
return null;
}
char[] buffer = new char[2];
for (int i = 0; i < src.length; i++) {
buffer[0] = Character.toUpperCase(Character.forDigit(
(src[i] >>> 4) & 0x0F, 16));
buffer[1] = Character.toUpperCase(Character.forDigit(src[i] & 0x0F,
16));
System.out.println(buffer);
stringBuilder.append(buffer);
}
return stringBuilder.toString();
}
private Tag tagFromIntent;
/**
* Parses the NDEF Message from the intent and prints to the TextView
*/
public void processIntent(Intent intent) {
if (isNFC_support == false)
return;
// 取出封装在intent中的TAG
tagFromIntent = intent.getParcelableExtra(NfcAdapter.EXTRA_TAG);
promt.setTextColor(Color.BLUE);
String metaInfo = "";
metaInfo += "卡片ID：" + bytesToHexString(tagFromIntent.getId()) + "\n";
Toast.makeText(this, "找到卡片", Toast.LENGTH_SHORT).show();
// Tech List
String prefix = "android.nfc.tech.";
String[] techList = tagFromIntent.getTechList();
//分析NFC卡的类型： Mifare Classic/UltraLight Info
String CardType = "";
for (int i = 0; i < techList.length; i++) {
if (techList[i].equals(NfcA.class.getName())) {
// 读取TAG
NfcA mfc = NfcA.get(tagFromIntent);
try {
if ("".equals(CardType))
CardType = "MifareClassic卡片类型 \n 不支持NDEF消息 \n";
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
} else if (techList[i].equals(MifareUltralight.class.getName())) {
MifareUltralight mifareUlTag = MifareUltralight
.get(tagFromIntent);
String lightType = "";
// Type Info
switch (mifareUlTag.getType()) {
case MifareUltralight.TYPE_ULTRALIGHT:
lightType = "Ultralight";
break;
case MifareUltralight.TYPE_ULTRALIGHT_C:
lightType = "Ultralight C";
break;
}
CardType = lightType + "卡片类型\n";
Ndef ndef = Ndef.get(tagFromIntent);
CardType += "最大数据尺寸:" + ndef.getMaxSize() + "\n";
}
}
metaInfo += CardType;
promt.setText(metaInfo);
}
// 读取方法
private String read(Tag tag) throws IOException, FormatException {
if (tag != null) {
//解析Tag获取到NDEF实例
Ndef ndef = Ndef.get(tag);
//打开连接
ndef.connect();
//获取NDEF消息
NdefMessage message = ndef.getNdefMessage();
//将消息转换成字节数组
byte[] data = message.toByteArray();
//将字节数组转换成字符串
String str = new String(data, Charset.forName("UTF-8"));
//关闭连接
ndef.close();
return str;
} else {
Toast.makeText(NfcDemoActivity.this, "设备与nfc卡连接断开，请重新连接...",
Toast.LENGTH_SHORT).show();
}
return null;
}
// 写入方法
private void write(Tag tag) throws IOException, FormatException {
if (tag != null) {
//新建NdefRecord数组，本例中数组只有一个元素
NdefRecord[] records = { createRecord() };
//新建一个NdefMessage实例
NdefMessage message = new NdefMessage(records);
// 解析TAG获取到NDEF实例
Ndef ndef = Ndef.get(tag);
// 打开连接
ndef.connect();
// 写入NDEF信息
ndef.writeNdefMessage(message);
// 关闭连接
ndef.close();
promt.setText(promt.getText() + "写入数据成功！" + "\n");
} else {
Toast.makeText(NfcDemoActivity.this, "设备与nfc卡连接断开，请重新连接...",
Toast.LENGTH_SHORT).show();
}
}
// 删除方法
private void delete(Tag tag) throws IOException, FormatException {
if (tag != null) {
//新建一个里面无任何信息的NdefRecord实例
NdefRecord nullNdefRecord = new NdefRecord(NdefRecord.TNF_MIME_MEDIA,
new byte[] {}, new byte[] {}, new byte[] {});
NdefRecord[] records = { nullNdefRecord };
NdefMessage message = new NdefMessage(records);
// 解析TAG获取到NDEF实例
Ndef ndef = Ndef.get(tag);
// 打开连接
ndef.connect();
// 写入信息
ndef.writeNdefMessage(message);
// 关闭连接
ndef.close();
promt.setText(promt.getText() + "删除数据成功！" + "\n");
} else {
Toast.makeText(NfcDemoActivity.this, "设备与nfc卡连接断开，请重新连接...",
Toast.LENGTH_SHORT).show();
}
}
//返回一个NdefRecord实例
private NdefRecord createRecord() throws UnsupportedEncodingException {
//组装字符串，准备好你要写入的信息
String msg = "BEGIN:VCARD\n" + "VERSION:2.1\n" + "中国湖北省武汉市\n"
+ "武汉大学计算机学院\n" + "END:VCARD";
//将字符串转换成字节数组
byte[] textBytes = msg.getBytes();
//将字节数组封装到一个NdefRecord实例中去
NdefRecord textRecord = new NdefRecord(NdefRecord.TNF_MIME_MEDIA,
"text/x-vCard".getBytes(), new byte[] {}, textBytes);
return textRecord;
}
private MediaPlayer ring() throws Exception, IOException {
// TODO Auto-generated method stub
Uri alert = RingtoneManager
.getDefaultUri(RingtoneManager.TYPE_NOTIFICATION);
MediaPlayer player = new MediaPlayer();
player.setDataSource(this, alert);
final AudioManager audioManager = (AudioManager) getSystemService(Context.AUDIO_SERVICE);
if (audioManager.getStreamVolume(AudioManager.STREAM_NOTIFICATION) != 0) {
player.setAudioStreamType(AudioManager.STREAM_NOTIFICATION);
player.setLooping(false);
player.prepare();
player.start();
}
return player;
}
private void startNFC_Listener() {
// 开始监听NFC设备是否连接，如果连接就发pi意图
nfcAdapter.enableForegroundDispatch(this, pi,
new IntentFilter[] { tagDetected }, null);
}
private void stopNFC_Listener() {
// 停止监听NFC设备是否连接
nfcAdapter.disableForegroundDispatch(this);
}
private void init_NFC() {
// 初始化PendingIntent，当有NFC设备连接上的时候，就交给当前Activity处理
pi = PendingIntent.getActivity(this, 0, new Intent(this, getClass())
.addFlags(Intent.FLAG_ACTIVITY_SINGLE_TOP), 0);
// 新建IntentFilter，使用的是第二种的过滤机制
tagDetected = new IntentFilter(NfcAdapter.ACTION_TECH_DISCOVERED);
tagDetected.addCategory(Intent.CATEGORY_DEFAULT);
}
}

下面是该示例的完整源码下载链接：

Android NFC Demo1

码农公寓

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