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原标题：Android NFC标签 开发深度解析 触碰的艺术

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有几天没有更新博客了，不过本篇却准备了许久，希望能带给每一位开发者最简单高效的学习方式。废话到此为止，下面开始正文。

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。

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 Emulation Mode)、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：

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)。

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Android NFC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：

2)定义可接收Tag的Activity

Activity清单需要配置一下launchMode属性：

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)：

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：

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

2)判断NFC标签的数据类型(通过Ndef.get方法)

3)写入数据

详细实现代码如下：

注意：设置 RunAppActivity 的 launchMode 属性为 singleTop。

现在看一下效果图：

将NFC标签贴近手机背面，自动写入数据，此时退出所有程序，返回桌面，然后再将NFC标签贴近手机背面，将会看到自动打开了“短信”。

下来再看一个有趣的例子：

2.利用NFC标签让Android自动打开网页

如何让NFC标签贴近手机，手机可以自动打开一个网页呢？

首先我们创建一个NdefRecord，Android已经为我们提供好了这样的方法：

实现代码对比“3.利用NFC标签让Android自动运行程序”部分只是修改了writeNFCTag方法中

为

其余不变。

上面这个功能还是比较有用的，例如我们往某些商品上贴上NFC标签，里面写入该商品的详细介绍网页Uri，当用户贴近商品时，就会自动打开该商品的详情介绍。

通过上面这两个案例的学习相信很多人已经对NFC感起了兴趣，那么下来渗透式的分析一下NDEF文本格式，看看NDEF到底是个什么东西。

NDEF文本格式深度解析

获取NFC标签中的数据要通过NdefRecord.getPayload 方法完成。当然，在处理这些数据之前，最好判断一下NdefRecord对象中存储的是不是NDEF文本格式数据。

(1)判断数据是否为NDEF格式

1)TNF(类型名格式，Type Name Format)必须是NdefRecord.TNF_WELL_KNOWN。

2)可变的长度类型必须是NdefRecord.RTD_TEXT。

如果这两个标准同时满足，那么就为NDEF格式。

(2)NDEF文本格式规范

不管什么格式的数据本质上都是由一些字节组成的。对于NDEF文本格式来说，这些数据的第1个字节描述了数据的状态，然后若干个字节描述文本的语言编码，最后剩余字节表示文本数据。这些数据格式由NFC Forum的相关规范定义，可以通过 http://members.nfc-forum.org/specs/spec_dashboard下载相关的规范。

下面这两张表是规范中 3.2节 相对重要的翻译部分：

NDEF文本数据格式：

状态字节编码格式：

下面我们动手实现NFC标签中的文本数据的读写操作：

1.读NFC标签文本数据

注意：Activity清单需要配置一下launchMode属性(后面一样要注意)：

2.写NFC标签文本数据

我们将手机贴近NFC标签，当写入成功会弹出“写入成功”的吐司。下面我们再验证一下是否成功写入：

我们看到，数据已经写入成功了，说明到此我们已经成功的读写NFC标签中的文本数据了。

NDEF Uri格式深度解析

与NDEF文本格式一样，存储在NFC标签中的Uri也有一定的格式，http://members.nfc-forum.org/specs/spec_dashboard

(1)Uri的格式规范要比文本格式简单一些：

(2)Uri的前缀如下(都是十六进制的一个数)：

每一个协议，都是用十六进制来存储于识别码位置(占1byte)。

是不是相对简单了些，那么下来我们来解析一个Uri。

(3)预先定义已知Uri前缀

这里我们定义一个UriPrefix类，以便方便的获取Uri前缀：

然后我们来看一下清单文件中Activity的相关配置：

好了，接下来就可以进行读写NFC标签中的Uri数据了：

1.读NFC标签中的Uri数据

2.写NFC标签中的Uri数据

我们将手机贴近NFC标签，写入成功后验证一下是否成功写入：

我们看到，数据已经写入成功了，说明到此我们已经成功的读写NFC标签中的Uri数据了。

到这里，NDEF格式就大致说完了，那么接下来看一下非NDEF格式的数据。

非NDEF格式深度解析

1.MifareUltralight数据格式

将NFC标签的存储区域分为16个页，每一个页可以存储4个字节，一个可存储64个字节(512位)。页码从0开始(0至15)。前4页(0至3)存储了NFC标签相关的信息(如NFC标签的序列号、控制位等)。从第5页开始存储实际的数据(4至15页)。

使用MifareUltralight.get方法获取MifareUltralight对象，然后调用MifareUltralight.connect方法进行连接，并使用MifareUltralight.writePage方法每次写入1页(4个字节)。也可以使用MifareUltralight.readPages方法每次连续读取4页。如果读取的页的序号超过15，则从头开始读。例如，从第15页(序号为14)开始读。readPages方法会读取14、15、0、1页的数据。

2.读MifareUltralight格式数据

3.写MifareUltralight格式数据

我们将手机贴近NFC标签，写入成功后验证一下是否成功写入：

我们看到，弹出了“北京上海广州天津”，说明数据已经写入成功了，说明到此我们已经成功的读写NFC非NDEF格式的数据了。

NFC标签开发深度解析到此就结束了，喜欢“顶”一下哦。

本篇NFC项目代码已经分享到了我的Github： https://github.com/smartbetter/Android-NFC，欢迎Follow、Fork、Star

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