NFC课件
1.NFC基础知识
- 具体测试过程
一、NFC基础知识
1、NFC是什么
NFC，即Near Field Communication，近距离无线通讯技术，是一种短距离的（通常<=4cm或更短）高频（13.56M Hz）无线通信技术，它提供了一种简单、触控式的解决方案，可以让消费者简单直观地交换信息、访问内容与服务。
2、NFC与RFID的异同
NFC是在RFID的基础上发展而来，NFC从本质上与RFID没有太大区别，都是基于地理位置相近的两个物体之间的信号传输。
不过NFC与RFID还是有区别的，NFC技术增加了点对点通信功能，可以快速建立设备之间的P2P（点对点）无线通信，NFC设备彼此寻找对方并建立通信连接。P2P通信的双方设备是对等的，而RFID通信的双方设备是主从关系。
**1. NFC只是限于13.56MHz的频段！而RFID的频段有低频（125KHz到135KHz），高频（13.56MHz）和超高频（860MHz到960MHz之间。
2. 工作有效距离：NFC（小于10cm，所以具有很高的安全性），RFID距离从几米到几十米都有！**
二、更细地说NFC
跟NFC有关的常见的ISO标准有：
| ISO 14443 | RFID卡标准（非接触IC卡），该标准又有很多子标准
| ISO 7816 | 接触式IC卡标准
| ISO 15693 | 某种射频卡标准吧，这个没查到资料
| ISO 18092 | NFC标准
也就说如果我要实现一个国际通用的RFID卡，就需要满足ISO14443标准。
我们再来说说现在射频卡常用的解决方案：飞利浦的Mifare,索尼的Felica,中国人名银行的Pboc。
Mifare卡有很多种版本(详见http://en.wikipedia.org/wiki/MIFARE)，常见的版本有MIFARE Classic 和MIFARE DESFire，他们分别按照ISO 14443-3 Type A和ISO 14443-4 Type A来实现。
Felica卡之前想通过ISO 14443 Type C认证，但是由于某种原因最后失败了，所以他搞了自己的一套标准叫JIS: X6319-4
Pboc是国内常见的支付卡，大部分城市的公交通都是基于Pboc解决方案实现的,据我个人的理解Pboc卡使用的是基于ISO7816接触式IC卡标准实现的接触或非接触式IC卡。
最后我们解释一下NFC的常见数据格式：NfcA/NfcB/NfcF/NfcV/IsoDep/Ndef/NdefFormatable/
MifareClassic/MifareUltralight(其实后两种是补充，可选的).
这就是说不同的芯片（解决方案、采用不同的标准实现的）卡中数据格式是不一样的，比如之前我们提到的MIFARE Classic数据格式就是NfcA，MIFARE DESFire数据格式是IsoDep，我们使用的二代身份证用的就是NfcB,Felica用的就是NfcF,德州仪器的VicinityCard卡用的是NfcV,而Android分享文件就是实用的Ndef格式传输数据。
三、具体测试过程：
1.首先要在AndroidManifest.xml中声明如下配置信息：
使用元素允许设备访问NFC硬件:
<uses-permission android:name="android.permission.NFC" />
使用元素设置最小SDK版本，笔者基于android 4.0环境，因此声明如下：
<uses-sdk
android:minSdkVersion="14"
android:targetSdkVersion="21" />
下面这项不一定需要，如果你希望你的软件可以在android market中显示有NFC硬件，可以使用元素声明：
<uses-feature
android:name="android.hardware.nfc"
android:required="true" />
四、NFC标签过滤
当系统检测到一个NFC标签的时候，他会自动去寻找最合适的activity去处理这个intent.
他所发出的这个Intent将会有三种action:
ACTION_ NDEF_ DISCOVERED:当系统检测到tag中含有NDEF格式的数据时，且系统中有activity声明可以接受包含NDEF数据的Intent的时候，系统会优先发出这个action的intent。
ACTION_ TECH_ DISCOVERED：当没有任何一个activity声明自己可以响应ACTION_NDEF_DISCOVERED时，系统会尝试发出TECH的intent.即便你的tag中所包含的数据是NDEF的，但是如果这个数据的MIME type或URI不能和任何一个activity所声明的想吻合，系统也一样会尝试发出tech格式的intent，而不是NDEF.
ACTION_TAG_DISCOVERED:当系统发现前两个intent在系统中无人会接受的时候，就只好发这个默认的TAG类型的
在activity的intent过滤xml声明中，你可以同时声明过滤这三种action.但是由之前所说，你应该知道系统在发送intent的时候是有优先级的，所以你最好清楚自己最想处理哪个。
1：过滤ACTION _ TAG _ DISCOVERED:
<intent-filter >
<action android:name="android.nfc.action.TECH_DISCOVERED"/>
</intent-filter>
这个最简单，也是最后一个被尝试接受intent的选项。
2：过滤ACTION_ NDEF_ DISCOVERED:
<intent-filter>
<action android:name="android.nfc.action.NDEF_DISCOVERED"/>
<category android:name="android.intent.category.DEFAULT"/>
<data android:mimeType="text/plain" />
</intent-filter>
其中最重要的应该算是data的mimeType类型了，这个定义的越准确，intent指向你这个activity的成功率就越高，否则系统可能不会发出你想要的NDEF intent了。下面在讲如何使用NDEF写入NFC标签的时候会多举几个类型的例子。
3:过滤ACTION_ TECH_ DISCOVERED:
你首先需要在你的 /res/xml 下面创建一个过滤规则文件。名字任取，比如可以叫做nfc_tech_filter.xml。这个里面定义的是nfc实现的各种标准，每一个nfc卡都会符合多个不同的标准，个人理解为这些标准有些相互之间也是兼容的。你可以在检测到nfc标签后使用getTechList()方法来查看你所检测的tag到底支持哪些nfc标准。
一个nfc_tech_filter.xml中可以定义多个结构组。每一组代表我声明我只接受同时满足这些标准的nfc标签。比如A组表示，只有同时满足IsoDep,NfcA,NfcB,NfcF这四个标准的nfc标签的intent才能进入。A与B组之间的关系就是只要满足其中一个就可以了。换句话说，你的nfc标签技术，满足A的声明也可以，满足B的声明也可以。
<resources xmlns:xliff="urn:oasis:names:tc:xliff:document:1.2">
<tech-list> --------------------------------A组
<tech>android.nfc.tech.IsoDep</tech>
<tech>android.nfc.tech.NfcA</tech>
<tech>android.nfc.tech.NfcB</tech>
<tech>android.nfc.tech.NfcF</tech>
</tech-list>
<tech-list>-----------------------------------------B组
<tech>android.nfc.tech.NfcV</tech>
<tech>android.nfc.tech.Ndef</tech>
<tech>android.nfc.tech.NdefFormatable</tech>
<tech>android.nfc.tech.MifareClassic</tech>
<tech>android.nfc.tech.MifareUltralight</tech>
</tech-list>
</resources>
在androidManifest文件中声明xml过滤的举例如下
<activity>
<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" />----这个就是你的资源文件名
</activity>
五：nfc标签前台分发系统
之所以把他也归类在nfc的过滤里面，主要是因为他跟解析nfc标签到不是那么的紧密，他解决的是接受哪些nfc标准的标签问题。所以更接近nfc的过滤。
什么叫nfc的前台发布系统？就是说当我们已经打开我们的应用的时候，那么通过这个前台发布系统的设置，我们可以让我们已经启动的activity拥有更高的优先级来依据我们在代码中定义的标准来过滤和处理intent,而不是让别的声明了intent filter的activity来干扰，甚至连自己声明在androidManifest中的intent filter都不会来干扰。也就是说foreground Dispatch的优先级大于intent filter。
第一种情况：当你的activity没有启动的时候，去扫描tag，那么系统中所有的intent filter都将一起参与过滤。
第二种情况：当你的actiity启动了，去扫描tag时，那么将直接使用你在foreground dispatch中代码写入的过滤标准。如果这个标准没有命中任何intent，那么系统将使用所有activity声明的intent filter xml来过滤。
在OnCreate中你可以添加如下代码
// Create a generic PendingIntent that will be deliver to this activity. The NFC stack will fill in the intent with the details of the discovered tag before delivering to this activity.
mPendingIntent = PendingIntent.getActivity(this, 0, new Intent(this, getClass()).addFlags(Intent.FLAG_ACTIVITY_SINGLE_TOP), 0);
// 做一个IntentFilter过滤你想要的action 这里过滤的是ndef
IntentFilter ndef = new IntentFilter(NfcAdapter.ACTION_NDEF_DISCOVERED);
//如果你对action的定义有更高的要求，比如data的要求，你可以使用如下的代码来定义intentFilter
// try {
// ndef.addDataType("*/*");
// } catch (MalformedMimeTypeException e) {
// // TODO Auto-generated catch block
// e.printStackTrace();
// }
//生成intentFilter
mFilters = new IntentFilter[] {ndef};
// 做一个tech-list。可以看到是二维数据，每一个一维数组之间的关系是或，但是一个一维数组之内的各个项就是与的关系了
mTechLists = new String[][] {
new String[] { NfcF.class.getName()},
new String[]{NfcA.class.getName()},
new String[]{NfcB.class.getName()},
new String[]{NfcV.class.getName()}
};
在onPause和 onResume中需要加入相应的代码。
public void onPause() {
super.onPause();
//反注册
mAdapter.disableForegroundDispatch(this);
}
public void onResume() {
super.onResume();
//设定intentfilter和tech-list。如果两个都为null就代表优先接收任何形式的TAG action。也就是说系统会主动发TAG intent。
mAdapter.enableForegroundDispatch(this, mPendingIntent, mFilters, mTechLists);
}
六、开发实例（读取数据）
AndroidManifest.xml：
<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<manifest xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
package="com.example.nfc"
android:versionCode="1"
android:versionName="1.0" >
<uses-permission android:name="android.permission.NFC" />
<uses-sdk
android:minSdkVersion="14"
android:targetSdkVersion="21" />
<!-- 这个声明可以让你的应用在google play上被声明使用者必须拥有nfc功能 -->
<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=".MainActivity"
android:label="@string/app_name"
android:launchMode="singleTop" >
<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>
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.MifareClassic</tech>
</tech-list>
</resources>
Permissions
<uses-permission android:name="android.permission.NFC" />
当手机开启了NFC，并且检测到一个TAG后，TAG分发系统会自动创建一个封装了NFC TAG信息的intent。如果多于一个应用程序能够处理这个intent的话，那么手机就会弹出一个框，让用户选择处理该TAG的Activity。TAG分发系统定义了3中intent。按优先级从高到低排列为：
NDEF_DISCOVERED, TECH_DISCOVERED, TAG_DISCOVERED
当Android设备检测到有NFC Tag靠近时，会根据Action申明的顺序给对应的Activity 发送含NFC消息的 Intent。
此处我们使用的intent-filter的Action类型为TECH_DISCOVERED从而可以处理所有类型为ACTION_TECH_DISCOVERED并且使用的技术为nfc_tech_filter.xml文件中定义的类型的TAG。
res/layout/activity_main.xml
<LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="match_parent"
android:orientation="vertical"
tools:context="com.example.nfc.MainActivity" >
<ScrollView
android:id="@+id/scrollView"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="match_parent">
<TextView
android:id="@+id/promt"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="wrap_content"
android:scrollbars="vertical"
android:singleLine="false"
android:text="@string/info"/>
</ScrollView>
</LinearLayout>
src/com/example/nfc/MainActivity.java
package com.example.nfc;
import android.app.Activity;
import android.content.Intent;
import android.nfc.NfcAdapter;
import android.nfc.Tag;
import android.nfc.tech.MifareClassic;
import android.os.Bundle;
import android.widget.TextView;
public class MainActivity extends Activity {
NfcAdapter nfcAdapter;
TextView promt;
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);
promt = (TextView) findViewById(R.id.promt);
//获取默认的NFC控制器
nfcAdapter = NfcAdapter.getDefaultAdapter(this);
if (nfcAdapter == null) {
promt.setText("设备不支持NFC");
return;
}
if (!nfcAdapter.isEnabled()) {
promt.setText("请在系统设置中先启用NFC功能");
return;
}
}
@Override
protected void onResume() {
super.onResume();
//得到是否检测到ACTION_TECH_DISCOVERED触发
if (NfcAdapter.ACTION_TECH_DISCOVERED.equals(getIntent().getAction())) {
//处理该intent
processIntent(getIntent());
}
}
//字符序列转换为16进制字符串
private String bytesToHexString(byte[] src) {
StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder("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.forDigit((src[i] >>> 4) & 0x0F, 16);
buffer[1] = Character.forDigit(src[i] & 0x0F, 16);
// System.out.println(buffer);
stringBuilder.append(buffer);
}
return stringBuilder.toString();
}
/**
* Parses the NDEF Message from the intent and prints to the TextView
*/
private void processIntent(Intent intent) {
//取出封装在intent中的TAG
String tmp = "此tag到底支持哪些nfc标准:n";
Tag tagFromIntent = intent.getParcelableExtra(NfcAdapter.EXTRA_TAG);
//获取支持哪些nfc标准 ： getTechList
for (String tech : tagFromIntent.getTechList()) {
System.out.println(tech);
tmp += tech + "n";
}
boolean auth = false;
//读取TAG
MifareClassic mfc = MifareClassic.get(tagFromIntent);
try {
//Enable I/O operations to the tag from this TagTechnology object.
mfc.connect();
int type = mfc.getType();//获取TAG的类型
int sectorCount = mfc.getSectorCount();//获取TAG中包含的扇区数
String typeS = "";
switch (type) {
case MifareClassic.TYPE_CLASSIC:
typeS = "TYPE_CLASSIC";
break;
case MifareClassic.TYPE_PLUS:
typeS = "TYPE_PLUS";
break;
case MifareClassic.TYPE_PRO:
typeS = "TYPE_PRO";
break;
case MifareClassic.TYPE_UNKNOWN:
typeS = "TYPE_UNKNOWN";
break;
}
tmp += "卡片类型:" + typeS + "n共" + sectorCount + "个扇区n共" + mfc.getBlockCount() + "个块n存储空间：" + mfc.getSize()
+ "Bn";
for (int j = 0; j < sectorCount; j++) {
//尝试去获取每个sector的认证，只有认证通过才能访问
auth = mfc.authenticateSectorWithKeyA(j, MifareClassic.KEY_DEFAULT);
int bCount;
int bIndex;
if (auth) {
tmp += "Sector " + j + ":验证成功n";
//读取扇区中的块;这句话其实不是必须的，因为每个sector中本来就只有4个block
bCount = mfc.getBlockCountInSector(j);
//我们可以得到每一个sector中的第一个block的编号
bIndex = mfc.sectorToBlock(j);
//循环4次拿出一个sector中所有的block
//每次循环bIndex会去++，然后可以得出每一个block的数据。这些数据是字节码，所以你还有一个翻译的工作要做
for (int i = 0; i < bCount; i++) {
byte[] data = mfc.readBlock(bIndex);
tmp += "Block " + bIndex + " : " + bytesToHexString(data) + "n";
bIndex++;
}
} else {
tmp += "Sector " + j + ":验证失败n";
}
}
promt.setText(tmp);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
关于MifareClassic卡的背景介绍：数据分为16个区(Sector) ,每个区有4个块(Block) ，每个块可以存放16字节的数据。
每个区最后一个块称为Trailer ，主要用来存放读写该区Block数据的Key ，可以有A，B两个Key，每个Key 长度为6个字节，缺省的Key值一般为全FF或是0. 由 MifareClassic.KEY_DEFAULT 定义。
因此读写Mifare Tag 首先需要有正确的Key值（起到保护的作用），如果鉴权成功
然后才可以读写该区数据。
参考链接：
Android NFC 开发实例
NfcA/NfcB/NfcF/NfcV/IsoDep/Ndef/Mifare/Felica/Pboc/ISOxxxx 都是些什么鸟玩意？
android NFC学习笔记(一)
