Android开发笔记(一百六十一)NFC近场通信

NFC的全称是“Near Field Communication”,意思是近场通信、与邻近的区域通信。大众所熟知的NFC技术应用,主要是智能手机的刷卡支付功能。别看智能手机是近十年前才出现的,NFC的历史可比智能手机要悠久得多,它脱胎于上世纪的RFID无线射频识别技术。
所谓RFID是“Radio Frequency Identification”的缩写,它通过无线电信号便可识别特定目标并读写数据,而无需自身与该目标之间建立任何机械或者光学接触。像日常生活中的门禁卡、公交卡,乃至二代身份证,都是采用了RFID技术的卡片。若想读写这些RFID卡片,则需相应的读卡器,只要用户把卡片靠近,读卡器就会产生感应动作。
既然RFID已经广泛使用,那么何苦又要另外制定NFC标准呢?其实正是因为RFID用的地方太多了,导致随意性较大,反而不便于更好地管控。所以业界重新定义了NFC规范,试图在两个方面弥补RFID的固有缺憾:
1、RFID的信号传播距离较远,致使位于远处的设备也可能获取卡片信息,这对安全性较高的场合是不可接受的。而NFC的有效工作距离在十厘米之内,即可避免卡片信息被窃取的风险。
2、RFID的读写操作是单向的,也就是说,只有读卡器能读写卡片,卡片不能拿读卡器怎么样。现在NFC不再沿用“读卡器——卡片”的模式,取而代之的是只有NFC设备的概念,两个NFC设备允许互相读写,既可以由设备A读写设备B,也可以由设备B读写设备A。
改进之后的NFC技术既提高了安全性,又拓宽了应用场合,同时还兼容现有的大部分RFID卡片,因此在智能手机上运用NFC而非RFID也就不足为怪了。

带有NFC功能的手机,在实际生活中主要有三项应用:读卡、写卡、分享内容(两部手机之间传输数据)。为了能更迅速地了解NFC技术在Android中的开发流程,下面通过相对简单的读卡功能,来介绍如何进行手机App的NFC开发。

首先App工程要在AndroidManifest.xml中声明NFC的操作权限,下面是配置声明的例子:
    
    
    
    

其次还要对活动页面声明NFC过滤器,目前Android支持NDEF_DISCOVERED、TAG_DISCOVERED、TECH_DISCOVERED这三种过滤器,最好把它们都加入到过滤器列表中,示例如下:
        
            
                
            
            
                
                
            
            
                
            
            
        
其中TECH_DISCOVERED类型另外指定了过滤器的来源是@xml/nfc_tech_filter,该文件的实际路径为xml/nfc_tech_filter.xml,文件内容如下所示:

    
    
        android.nfc.tech.NfcA
        android.nfc.tech.NfcB
        android.nfc.tech.NfcF
        android.nfc.tech.NfcV
        android.nfc.tech.IsoDep
        android.nfc.tech.Ndef
        android.nfc.tech.NdefFormatable
        android.nfc.tech.MifareClassic
        android.nfc.tech.MifareUltralight
    
上面的过滤器列表乍看过去真是令人大吃一惊,这都是些什么东东,它们之间有哪些区别呢?倘若认真对这几个专业术语追根溯源,势必要一番长篇大论才能理清其中的历史脉络,因此不妨将事情简单化,这些NFC类型只不过是一个大家族内部的兄弟姐妹罢了。譬如说中国近代史上显赫的宋氏三姐妹,原是同一对父母,然后分别嫁给三个人罢了。NFC类型虽多,常见的NfcA、NfcB、IsoDep三个系出ISO14443标准(即RFID卡标准),它们仨各自用于生活中的几种场合,说明如下:
1、NfcA遵循ISO14443-3A标准,常用于门禁卡;
2、NfcB遵循ISO14443-3B标准,常用于二代身份证;
3、IsoDep遵循ISO14443-4标准,常用于公交卡;

好不容易把AndroidManifest.xml的相关配置弄完,接着便是代码方面的处理逻辑了。NFC编码主要有三个步骤:初始化适配器、启用感应/禁用感应、接收到感应消息并对消息解码,下面分别进行介绍:

一、初始化NFC适配器
这里的初始化动作又可分解为三部分:
1、调用NfcAdapter类的getDefaultAdapter方法,获取系统当前默认的NFC适配器。这个NfcAdapter与列表适配器的概念不一样,它其实是Android的NFC管理工具。
2、声明一个延迟意图,告诉系统一旦接收到NFC感应,则应当启动哪个页面进行处理。
3、定义一个NFC消息的过滤器,这个过滤器是AndroidManifest.xml所配置过滤器的子集。因为接下来要读取的卡片兼容RFID标准(ISO14443家族),所以过滤器的动作名称为NfcAdapter.ACTION_TECH_DISCOVERED,并且设置该动作包含了两项卡片标准,分别是NfcA(用于门禁卡)和IsoDep(用于公交卡)。
详细的NFC初始化代码示例如下:
    private void initNfc() {
        // 获取默认的NFC适配器
        nfcAdapter = NfcAdapter.getDefaultAdapter(this);
        if (nfcAdapter == null) {
            tv_nfc_result.setText("当前手机不支持NFC");
            return;
        } else if (!nfcAdapter.isEnabled()) {
            tv_nfc_result.setText("请先在系统设置中启用NFC功能");
            return;
        }
        // 探测到NFC卡片后,必须以FLAG_ACTIVITY_SINGLE_TOP方式启动Activity,
        // 或者在AndroidManifest.xml中设置launchMode属性为singleTop或者singleTask,
        // 保证无论NFC标签靠近手机多少次,Activity实例都只有一个。
        Intent intent = new Intent(this, NfcActivity.class)
                .addFlags(Intent.FLAG_ACTIVITY_SINGLE_TOP);
        // 声明一个NFC卡片探测事件的相应动作
        mPendingIntent = PendingIntent.getActivity(this, 0,
                intent, PendingIntent.FLAG_UPDATE_CURRENT);
        try {
            // 定义一个过滤器(检测到NFC卡片)
            mFilters = new IntentFilter[]{new IntentFilter(NfcAdapter.ACTION_TECH_DISCOVERED, "*/*")};
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        // 读标签之前先确定标签类型
        mTechLists = new String[][]{new String[]{NfcA.class.getName()}, {IsoDep.class.getName()}};
    }

二、启用NFC感应/禁用NFC感应
为了让测试App能够接收NFC的感应动作,需要重载Activity的onResume函数,在该函数中调用NFC适配器的enableForegroundDispatch方法,指定启用NFC功能时的响应动作以及过滤条件。另外也需重载onPause函数,在该函数中调用NFC适配器的disableForegroundDispatch方法,表示当前页面在暂停状态之时不再接收NFC感应消息。具体的NFC启用和禁用代码如下所示:
    @Override
    protected void onResume() {
        super.onResume();
        if (nfcAdapter!=null && nfcAdapter.isEnabled()) {
            // 为本App启用NFC感应
            nfcAdapter.enableForegroundDispatch(this, mPendingIntent, mFilters, mTechLists);
        }
    }

    @Override
    public void onPause() {
        super.onPause();
        if (nfcAdapter!=null && nfcAdapter.isEnabled()) {
            // 禁用本App的NFC感应
            nfcAdapter.disableForegroundDispatch(this);
        }
    }

三、接收到感应消息并对消息解码
通过前面的第二步启用NFC感应之后,一旦App接收到感应消息,就会回调Activity的onNewIntent函数,因此开发者可以重写该函数来处理NFC的消息内容。以NFC技术常见的小区门禁卡为例,门禁卡采取的子标准为NfcA,对应的数据格式则为MifareClassic。于是利用MifareClassic类的相关方法即可获取卡片数据,下面是MifareClassic类的方法说明:
get : 从Tag对象中获取卡片对象的信息。该方法为静态方法。
connect : 连接卡片数据。
close : 释放卡片数据。
getType : 获取卡片的类型。TYPE_CLASSIC表示传统类型,TYPE_PLUS表示增强类型,TYPE_PRO表示专业类型。
getSectorCount : 获取卡片的扇区数量。
getBlockCount : 获取卡片的分块个数。
getSize : 获取卡片的存储空间大小,单位字节。
使用MifareClassic工具查询卡片数据的流程很常规,先调用connect方法建立连接,然后调用各个get方法获取详细信息,最后调用close方法关闭连接。具体的门禁卡读取代码示例如下:
    @Override
    protected void onNewIntent(Intent intent) {
        super.onNewIntent(intent);
        String card_info = "";
        String action = intent.getAction(); // 获取到本次启动的action
        if (action.equals(NfcAdapter.ACTION_NDEF_DISCOVERED) // NDEF类型
                || action.equals(NfcAdapter.ACTION_TECH_DISCOVERED) // 其他类型
                || action.equals(NfcAdapter.ACTION_TAG_DISCOVERED)) { // 未知类型
            // 从intent中读取NFC卡片内容
            Tag tag = intent.getParcelableExtra(NfcAdapter.EXTRA_TAG);
            // 获取NFC卡片的序列号
            byte[] ids = tag.getId();
            card_info = String.format("卡片的序列号为: %s", ByteArrayChange.ByteArrayToHexString(ids));
            if (rb_guard_card.isChecked()) {
                String result = readGuardCard(tag);
                card_info = String.format("%s\n详细信息如下:\n%s", card_info, result);
                tv_nfc_result.setText(card_info);
            }
        }
    }

    // 读取小区门禁卡信息
    public String readGuardCard(Tag tag) {
        MifareClassic classic = MifareClassic.get(tag);
        String info;
        try {
            classic.connect(); // 连接卡片数据
            int type = classic.getType(); //获取TAG的类型
            String typeDesc;
            if (type == MifareClassic.TYPE_CLASSIC) {
                typeDesc = "传统类型";
            } else if (type == MifareClassic.TYPE_PLUS) {
                typeDesc = "增强类型";
            } else if (type == MifareClassic.TYPE_PRO) {
                typeDesc = "专业类型";
            } else {
                typeDesc = "未知类型";
            }
            info = String.format("\t卡片类型:%s\n\t扇区数量:%d\n\t分块个数:%d\n\t存储空间:%d字节",
                    typeDesc, classic.getSectorCount(), classic.getBlockCount(), classic.getSize());
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            info = e.getMessage();
        } finally { // 无论是否发生异常,都要释放资源
            try {
                classic.close(); // 释放卡片数据
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
                info = e.getMessage();
            }
        }
        return info;
    }
编码完毕,找一台支持NFC的手机安装测试App,启动应用前注意开启手机的NFC功能。然后进入App的测试页面,拿一张门禁卡靠近手机背面(门禁卡不一定是卡片,也可能是钥匙扣模样),稍等片刻便会读取并显示门禁卡的基本信息,卡片信息截图如下所示:
Android开发笔记(一百六十一)NFC近场通信_第1张图片


点此查看Android开发笔记的完整目录


__________________________________________________________________________
本文现已同步发布到微信公众号“老欧说安卓”,打开微信扫一扫下面的二维码,或者直接搜索公众号“老欧说安卓”添加关注,更快更方便地阅读技术干货。


你可能感兴趣的:(android开发,Android开发笔记)