nfc识别技术架构图 nfc分析

NFC（Near Field Communication，近场通信）是一种数据传输技术。与Wi-Fi、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4厘米。但是NFC传输速度要比红外快。目前NFC已经出现了一些应用，例如电子标签识别、刷手机、点对点付款、身份识别、信息记录等，本篇文章的目的是为大家揭开NFC标签的面纱。

下面我们先从NFC的工作模式开始阐述NFC，开发NFC必先了解NFC。

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 EmulationMode)、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	低	中	低

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AndroidSDK API主要支持NFC论坛标准（ForumStandard），这种标准被称为NDEF（NFC DataExchange 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AndroidNFC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：

<uses-sdk android:minSdkVersion="14"/>
<uses-permissionandroid:name="android.permission.NFC" />
<!-- 要求当前设备必须要有NFC芯片 -->
<uses-featureandroid:name="android.hardware.nfc" android:required="true"/>

2）定义可接收Tag的Activity

Activity清单需要配置一下launchMode属性：

<activity
   android:name=".TagTextActivity"
   android:launchMode="singleTop"/>

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）：

/**
 * 1.子类需要在onCreate方法中做Activity初始化。
 * 2.子类需要在onNewIntent方法中进行NFC标签相关操作。
 *   当launchMode设置为singleTop时，第一次运行调用onCreate方法，
 *   第二次运行将不会创建新的Activity实例，将调用onNewIntent方法
 *   所以我们获取intent传递过来的Tag数据操作放在onNewIntent方法中执行
 *   如果在栈中已经有该Activity的实例，就重用该实例(会调用实例的onNewIntent())
 *   只要NFC标签靠近就执行
 */
public class BaseNfcActivity extends AppCompatActivity {
    privateNfcAdapter mNfcAdapter;
    privatePendingIntent mPendingIntent;
    /**
     * 启动Activity，界面可见时
     */
    @Override
    protected voidonStart() {
       super.onStart();
        mNfcAdapter= NfcAdapter.getDefaultAdapter(this);
        //一旦截获NFC消息，就会通过PendingIntent调用窗口
       mPendingIntent = PendingIntent.getActivity(this, 0, new Intent(this,getClass()), 0);
    }
    /**
     * 获得焦点，按钮可以点击
     */
    @Override
    public voidonResume() {
        super.onResume();
        //设置处理优于所有其他NFC的处理
        if(mNfcAdapter != null)
           mNfcAdapter.enableForegroundDispatch(this, mPendingIntent, null, null);
    }
    /**
     * 暂停Activity，界面获取焦点，按钮可以点击
     */
    @Override
    public voidonPause() {
       super.onPause();
        //恢复默认状态
        if(mNfcAdapter != null)
           mNfcAdapter.disableForegroundDispatch(this);
    }
}

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

Tag tag = intent.getParcelableExtra(NfcAdapter.EXTRA_TAG);

2）判断NFC标签的数据类型（通过Ndef.get方法）

Ndef ndef = Ndef.get(tag);

3）写入数据

ndef.writeNdefMessage(ndefMessage);

详细实现代码如下：

public class RunAppActivity extends BaseNfcActivity{
    private StringmPackageName = "com.android.mms";//短信
    @Override
    protected voidonCreate(Bundle savedInstanceState) {
       super.onCreate(savedInstanceState);
       setContentView(R.layout.activity_main);
    }
    @Override
    public voidonNewIntent(Intent intent) {
        if(mPackageName == null)
            return;
        //1.获取Tag对象
        TagdetectedTag = intent.getParcelableExtra(NfcAdapter.EXTRA_TAG);
       writeNFCTag(detectedTag);
    }
    /**
     * 往标签写数据的方法
     *
     * @param tag
     */
    public voidwriteNFCTag(Tag tag) {
        if (tag ==null) {
            return;
        }
        NdefMessagendefMessage = new NdefMessage(new NdefRecord[]{NdefRecord
               .createApplicationRecord(mPackageName)});
        //转换成字节获得大小
        int size =ndefMessage.toByteArray().length;
        try {
            //2.判断NFC标签的数据类型（通过Ndef.get方法）
            Ndefndef = Ndef.get(tag);
            //判断是否为NDEF标签
            if(ndef != null) {
               ndef.connect();
                //判断是否支持可写
                if(!ndef.isWritable()) {
                   return;
                }
                //判断标签的容量是否够用
                if(ndef.getMaxSize() < size) {
                   return;
                }
               //3.写入数据
               ndef.writeNdefMessage(ndefMessage);
               Toast.makeText(this, "写入成功", Toast.LENGTH_SHORT).show();
            } else{ //当我们买回来的NFC标签是没有格式化的，或者没有分区的执行此步
               //Ndef格式类
               NdefFormatable format = NdefFormatable.get(tag);
                //判断是否获得了NdefFormatable对象，有一些标签是只读的或者不允许格式化的
                if(format != null) {
                   //连接
                   format.connect();
                   //格式化并将信息写入标签
                   format.format(ndefMessage);
                    Toast.makeText(this, "写入成功", Toast.LENGTH_SHORT).show();
                }else {
                   Toast.makeText(this, "写入失败", Toast.LENGTH_SHORT).show();
                }
            }
        } catch(Exception e) {
        }
    }
}