Android NFC开发详解 总结和NFC读卡实例解析 |
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Android NFC开发详解 总结和NFC读卡实例解析
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文章目录
前言一、什么是NFC？二、基础知识1.什么是NDEF？2.NFC技术的操作模式3.标签的技术类型4.实现方式的分类5.流程
三、获取标签内容1.检查环境2.获取NFC标签2.1 Manifest中注册的方式获取Tag2.1 前台Activity捕获的方式获取Tag
四、解析标签数据1. M1卡解析2. iso15693卡解析
总结
前言
物联网企业Android软件层开发肯定少不了与硬件通信这一步，不论是物流、安防、医疗、教育等行业，其中除去直接调用SDK这种方式，与硬件通信直接相关的技术也不过是最常用的那几种，分别为串口通信、USB通讯、蓝牙、红外、NFC等。 在前面的文章[串口通信开发总结和实例解析、USB通信开发总结和热敏打印机开发实例解析]中已经分别介绍了串口、USB通讯技术。本篇记录的就是NFC开发相关的技术和走过的弯路，希望在帮助自己巩固知识的同时可以帮助到有需要的人。 除了开发总结外，本篇的案例为NFC读取M1卡。 其实读卡这样的需求，我们研发一般分为调用SDK，和用android自带的NFC功能了， 前者没什么好说的，剩下的NFC,进入正题。 一、什么是NFC？NFC是目前Android手机一个主流的配置硬件项，全称是Near Field Communication，中为近场通信，也叫做近距离无线通信技术。使用了NFC技术的设备（例如移动电话）可以在彼此靠近的情况下进行数据交换，是由非接触式射频识别（RFID）及互连互通技术整合演变而来。 二、基础知识开始开发之前必须要知道的知识 1.什么是NDEF？存储在NFC标签中的数据可以采用多种格式编写，但许多 Android 框架 API 都基于名为 NDEF（NFC 数据交换格式）的 NFC Forum 标准。。 简单说就是一种普遍的数据格式标准 2.NFC技术的操作模式（1） 读取器/写入器模式：支持 NFC 设备读取和/或写入被动 NFC 标签和贴纸。 （2）点对点模式：支持 NFC 设备与其他 NFC 对等设备交换数据；Android Beam 使用的就是此操作模式。 （3）卡模拟模式：支持 NFC 设备本身充当 NFC 卡。然后，可以通过外部 NFC 读取器（例如 NFC 销售终端）访问模拟 NFC 卡。 本篇案例使用的主要是读写卡，就是正常的读写卡需求，后面如果有机会接触到点对点和卡模拟的需求会在此篇做补充 3.标签的技术类型通常情况下每种分类的标签（卡片）都支持一种或多重技术， 对应关系如下 技术描述卡种NfcA提供NFC-A（ISO 14443-3A）的性能和I / O操作的访问。M1卡NfcB提供NFC-B (ISO 14443-3B)的性能和I / O操作的访问。NfcF提供 NFC-F (JIS 6319-4)的性能和I / O操作的访问。NfcV提供 NFC-V (ISO 15693)的性能和I / O操作的访问。15693卡IsoDep提供 ISO-DEP (ISO 14443-4)的性能和I / O操作的访问。CPU卡Ndef提供NFC标签已被格式化为NDEF的数据和操作的访问。NdefFormatable提供可能被格式化为NDEF的 formattable的标签。MifareClassic如果此Android设备支持MIFARE,提供访问的MIFARE Classic性能和I / O操作。m1卡MifareUltralight如果此Android设备支持MIFARE,提供访问的MIFARE 超轻性能和I / O操作。如下图，这是Demo 显示得NFC标签的信息。 其中被我圈起来的部分是这个NFC标签支持的技术，这些后面解析数据的时候会用到，得到这些后就可以使用对应的类来解析标签数据。 （1）Manifest注册方式：这种方式主要是在Manifest文件对应的activity下，配置过滤器，以响应不同类型NFC Action。使用这种方式，在刷卡时，如果手机中有多个应用都存在该NFC实现方案，系统会弹出能响应NFC事件的应用列表供用户选择，用户需要点击目标应用来响应本次NFC刷卡事件。 （2）前台响应方式，无需Manifest重配置过滤器，直接使用前台activity来捕获NFC事件进行响应。 区别如下： 响应方式不同：Manifest注册的NFC事件由系统分发，需要选择应用去响应事件 前台响应方式由前台activity来捕获NFC事件进行响应 优先级不同：前台响应方式的优先级更高于Manifest注册的方式 （如果安装多个Manifest注册的的App 和一个处于前台捕获方式的App，刷卡后 优先级最高的为前台捕获的，如果前台相应方式的App没有打开，那么将弹出列表让用户选择Manifest中注册了的符合条件的App） 第一种更适合APP需要刷卡调用起来，并且设备没有多个响应NFC标签程序的物联网设备（因为普通安卓手机中自带的卡包APP、微信等优先级都比较高,当弹出列表选择响应的App时，操作会边得繁琐） 第二种更适合前台界面中的读卡，且多个应用的时候 根据自己的项目需求选择适合的实现方式。 5.流程首先设备要支持NFC权限开启的前提下 不论哪种方式，都是先刷卡，等待系统分发响应的Activity 拿到Tag或者 前台Activity捕获到TAG 。然后根据这个标签支持的技术去解析数据。 三、获取标签内容 1.检查环境首先 Manifest中添加权限 判断是否支持NFC、且打开功能 NfcAdapter adapter = NfcAdapter.getDefaultAdapter(this); if (null == adapter) { Toast.makeText(this, "不支持NFC功能", Toast.LENGTH_SHORT).show(); } else if (!adapter.isEnabled()) { Intent intent = new Intent(Settings.ACTION_NFC_SETTINGS); // 根据包名打开对应的设置界面 startActivity(intent); } 2.获取NFC标签 2.1 Manifest中注册的方式获取Tag这里要介绍三种意图过滤器 前面【实现方式的分类】中对这种方式的特征做了介绍，这种由标签调度系统分发的方式需要在Manifest定义固定的意图过滤器。标签调度系统定义了三种 Intent，按优先级从高到低列出如下： ACTION_NDEF_DISCOVERED：如果扫描到包含 NDEF 负载的标签，并且可识别其类型，则使用此 Intent 启动 Activity。这是优先级最高的 Intent，标签调度系统会尽可能尝试使用此 Intent 启动 Activity，在行不通时才会尝试使用其他 Intent。 ACTION_TECH_DISCOVERED：如果没有登记要处理 ACTION_NDEF_DISCOVERED Intent 的 Activity，则标签调度系统会尝试使用此 Intent 来启动应用。此外，如果扫描到的标签包含无法映射到 MIME 类型或 URI 的 NDEF 数据，或者该标签不包含 NDEF 数据，但它使用了已知的标签技术，那么也会直接启动此 Intent（无需先启动 ACTION_NDEF_DISCOVERED）。 ACTION_TAG_DISCOVERED：如果没有处理 ACTION_NDEF_DISCOVERED 或者 ACTION_TECH_DISCOVERED Intent 的 Activity，则使用此 Intent 启动 Activity。 添加意图过滤器 这是第一种 最简单和优先级最高的一种，已经满足需求了 当然也可以选择第二种 filter_nfc 这个文件就是TECH_DISCOVERED需要配置的，其中，tech-list之间是逻辑或关系，tech之间是逻辑与关系，与方案2中的techLists原理以及用途是类似。 android.nfc.tech.Ndef android.nfc.tech.NfcA android.nfc.tech.NfcB android.nfc.tech.NfcF还剩最后一种 这种一般用不到 感觉意义不大 然后在对应Activity的onCreate方法中就可以拿标签了 class NfcActivity : AppCompatActivity() { override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) { super.onCreate(savedInstanceState) setContentView(R.layout.activity_nfc) val adapter = NfcAdapter.getDefaultAdapter(this) if (null == adapter) { Toast.makeText(this, "不支持NFC功能", Toast.LENGTH_SHORT).show() } else if (!adapter.isEnabled) { val intent = Intent(Settings.ACTION_NFC_SETTINGS) // 根据包名打开对应的设置界面 startActivity(intent) } val tag = intent.getParcelableExtra(NfcAdapter.EXTRA_TAG) } } 2.1 前台Activity捕获的方式获取Tag class MainActivity : AppCompatActivity() { var mNfcAdapter: NfcAdapter? = null var pIntent: PendingIntent? = null override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) { super.onCreate(savedInstanceState) initNfc() } private fun initNfc() { mNfcAdapter = M1CardUtils.isNfcAble(this) pIntent = PendingIntent.getActivity(this, 0, //在Manifest里或者这里设置当前activity启动模式，否则每次响应NFC事件，activity会重复创建 Intent(this, javaClass).addFlags(Intent.FLAG_ACTIVITY_SINGLE_TOP), 0) } override fun onResume() { super.onResume() mNfcAdapter?.let { val ndef = IntentFilter(NfcAdapter.ACTION_NDEF_DISCOVERED) val tag = IntentFilter(NfcAdapter.ACTION_TAG_DISCOVERED) val tech = IntentFilter(NfcAdapter.ACTION_TECH_DISCOVERED) val filters = arrayOf(ndef, tag, tech) val techList = arrayOf( arrayOf( "android.nfc.tech.Ndef", "android.nfc.tech.NfcA", "android.nfc.tech.NfcB", "android.nfc.tech.NfcF", "android.nfc.tech.NfcV", "android.nfc.tech.NdefFormatable", "android.nfc.tech.MifareClassic", "android.nfc.tech.MifareUltralight", "android.nfc.tech.NfcBarcode" ) ) it.enableForegroundDispatch(this, pIntent, filters, techList) XLog.d("开始捕获NFC数据") } } override fun onPause() { super.onPause() mNfcAdapter?.disableForegroundDispatch(this) } override fun onNewIntent(intent: Intent?) { super.onNewIntent(intent) //这里必须setIntent，set NFC事件响应后的intent才能拿到数据 setIntent(intent) val tag = getIntent().getParcelableExtra(NfcAdapter.EXTRA_TAG) //M1CardUtils 我后面会贴出来的 if (M1CardUtils.isMifareClassic(tag)) { try { val reader = M1CardUtils.readCard(tag) XLog.d("读卡内容：$reader") val data = reader.split("|") } catch (e: IOException) { e.printStackTrace() } } } } 四、解析标签数据不论使用哪种方式，当我们获取到TAG标签后，解析方式都是相同的,需要根据不同的卡类型选择对应的解析方式 这里说一下基础知识，不论是NFC还是读卡模块读，解析流程都是先寻卡，然后验证扇区的密码，取扇区的数据，比如已知要读的数据在2扇区，那么寻卡后验证时把要验证的扇区号、扇区的密码，和扇区的验证密码类型A/B传过去验证通过后，就可以读取数据了。 import android.app.Activity import android.nfc.NfcAdapter import android.nfc.Tag import com.hjq.toast.ToastUtils import kotlin.Throws import android.nfc.tech.MifareClassic import com.elvishew.xlog.XLog import java.io.IOException import java.lang.StringBuilder import java.nio.charset.Charset object M1CardUtils { /** * 判断是否支持NFC * * @return */ fun isNfcAble(mContext: Activity?): NfcAdapter? { val mNfcAdapter = NfcAdapter.getDefaultAdapter(mContext) if (mNfcAdapter == null) { ToastUtils.show("设备不支持NFC！") } if (!mNfcAdapter!!.isEnabled) { ToastUtils.show("请在系统设置中先启用NFC功能！") } return mNfcAdapter } /** * 监测是否支持MifareClassic * * @param tag * @return */ fun isMifareClassic(tag: Tag): Boolean { val techList = tag.techList var haveMifareUltralight = false for (tech in techList) { if (tech.contains("MifareClassic")) { haveMifareUltralight = true break } } if (!haveMifareUltralight) { ToastUtils.show("不支持MifareClassic") return false } return true } /** * 读取卡片信息 * * @return */ @Throws(IOException::class) fun readCard(tag: Tag?): String { val mifareClassic = MifareClassic.get(tag) return try { mifareClassic.connect() val metaInfo = StringBuilder() val gbk = Charset.forName("gbk") // 获取TAG中包含的扇区数 val sectorCount = mifareClassic.sectorCount // for (int j = 0; j < sectorCount; j++) { val bCount: Int //当前扇区的块数 var bIndex: Int //当前扇区第一块 if (m1Auth(mifareClassic, 2)) { bCount = mifareClassic.getBlockCountInSector(2) bIndex = mifareClassic.sectorToBlock(2) var length = 0 for (i in 0 until bCount) { val data = mifareClassic.readBlock(bIndex) for (i1 in data.indices) { if (data[i1] == 0.toByte()) { length = i1 } } val dataString = String(data, 0, length, gbk).trim { it = 0; i--) { uid[j] = ID[i]; j++; } this.UID = ByteUtils.byteArrToHexString(uid); getInfoRmation(); } public String getUID() { return UID; } /** * * 取得标签信息 * */ private byte[] getInfoRmation() throws IOException { byte[] cmd = new byte[10]; cmd[0] = (byte) 0x22; // flag cmd[1] = (byte) 0x2B; // command System.arraycopy(ID, 0, cmd, 2, ID.length); // UID infoRmation = mNfcV.transceive(cmd); blockNumber = infoRmation[12]; oneBlockSize = infoRmation[13]; AFI = ByteUtils.byteArrToHexString(new byte[]{infoRmation[11]}); DSFID = ByteUtils.byteArrToHexString(new byte[]{infoRmation[10]}); return infoRmation; } public String getDSFID() { return DSFID; } public String getAFI() { return AFI; } public int getBlockNumber() { return blockNumber + 1; } public int getOneBlockSize() { return oneBlockSize + 1; } /** * * 读取一个位置在position的block * * @param position 要读取的block位置 * * @return 返回内容字符串 * * @throws IOException * */ public String readOneBlock(int position) throws IOException { byte cmd[] = new byte[11]; cmd[0] = (byte) 0x22; cmd[1] = (byte) 0x20; System.arraycopy(ID, 0, cmd, 2, ID.length); // UID cmd[10] = (byte) position; byte res[] = mNfcV.transceive(cmd); if (res[0] == 0x00) { byte block[] = new byte[res.length - 1]; System.arraycopy(res, 1, block, 0, res.length - 1); return ByteUtils.byteArrToHexString(block); } return null; } /** * * 读取从begin开始end个block * * begin + count 不能超过blockNumber * * @param begin block开始位置 * * @param count 读取block数量 * * @return 返回内容字符串 * * @throws IOException * */ public String readBlocks(int begin, int count) throws IOException { if ((begin + count) > blockNumber) { count = blockNumber - begin; } StringBuffer data = new StringBuffer(); for (int i = begin; i |
开发中我们有对应的方法来获取此标签支持的解析方式，后面我会介绍。
如图 我们能拿到卡片的信息，如图，括起来的部分分别对应的是： 支持的技术类型 MifareClassic 类型 扇区存储空间 扇区数 扇区中的块数【本文地址】