基于Android平台的NFC技术的应用实现
近距离无线通信（NFC）是一种简单的，非触控式的互联技术，可以让消费者简单直观的交换信息，访问内容和服务，在电子消费领域有着广泛的应用。NFC整合非接触式读卡器、非接触式智能卡和点对点（Peer-to-Peer）通信功能，为消费者开创全新便捷生活方式。
1.NFC技术
NFC终端有三种工作模式：
1）主动模式，NFC终端作为一个读卡器，主动发出自己的射频场去识别和读/写别的NFC设备；
2）被动模式，NFC终端可以模拟成一个智能卡被读写，它只能在其它设备发出的射频场中被动响应；
3）双向模式，双方都主动发出射频场来建立点对点的通信。
2.Android NFC架构
android系统为了支持NFC功能，允许应用程序读取标签中的数据，并以NDEF（NFC Data Exchange Format）消息格式进行交互。标签还可以是另外一个设备，即NFC设备工作在卡模拟模式。
NFC软件架构中定义的数据结构：
1）NFC管理器（NFC Manager），提供给应用程序编程接口，作为应用程序访问NFC功能的入口，为了获取NFC适配器实例。
2）NFC适配器（NFC Adapter），提供一切NFC操作，包括NFC设备开关、标签读取、NDEF数据交互、NFC安全访问、点对点通信等。
3）NDEF消息（NDEF Message），是设备和标签之间传递的数据标准封装格式，是由一个或多个NDEF数据记录组成，在应用程序中通过接受ACTION_TAG_DISCOVERED Intent来读取NDEF消息。
4）NDEF记录（NDEF Record），是NDEF数据包的基本组成单元。一个NDEF数据包可以有一个或者多个NDEF记录。
NFC 在android架构中采用Service和Manager基本结构模型，通过Binder和Service通信，如图一所示android基于Binder的IPC的基本模型是基于会话的客户/服务器（C/S）架构的。Android使用内核模块Binder来中转各个进程之间的会话数据，它是一个字符驱动程序，主要通过IOCTL与用户空间的进程交换数据。一次会话是在一个代理Binder对象和服务Binder对象之间进行，可以在同一进程也可以在不同进程。会话是一个同步操作，由代理Binder对象发起请求，一直要等到服务Binder对象将回复传递给代理Binder对象才算完成。
3.NFC Adapter的实现
NFC Adapter主要实现的功能如下：
1）设备初始化以及开关，相关函数方法：
private static synchronized INfcAdapter setupService()
public boolean enable()
public boolean disable()
2）NDEF消息的读写和安全管理链接，相关函数方法：
public void setLocalNdefMessage(NdefMessage message)
public NdefMessage getLocalNdefMessage()
public NdefSecureElement createNdefSecureElementConnection()
3)P2P的后台通信 ，相关函数方法：
public void enableForegroundNdefPush(Activity activity,NdefMessage message)
public void disableForegroundNdefPush(Activity activity)
这些基本函数都是NFC Binder客户端函数，通过Binder IPC调用Service 对应的函数进行通信处理。
4.NFC Server的实现
NFC Service主要实现以下功能：
1）Adapter中的Binder客户端对应Service函数实现，包括INfcTag.Stub,INfcAdapter.Stub等；
2）Service状态管理的消息处理；
3）Java本地接口（JNI）的Native代码的访问接口。
5. NFC HAL实现
NFC HAL（Hardware Abstract Layer）层，包括以下功能：
1）底层RF控制；
2）NFC标签读写处理以及标签模拟；
3）点对点通信；
4）同单总线的SIM卡或者其它安全设施通信；
5）对基于Felica，Mifare和ISO14443的RFID标签做兼容处理。
6.标签识别
在标签识别开始前，确认NFC设备使用正常，可获取NDEF设备。NFC HAL探测到有效距离范围内有标签存在，则读取数据，向NFC Service发送标签识别事件，NFC Service 广播NfcAdapter.ACTION_TAG_DISCOVERED Intent消息，应用程序通过接受该消息即可获取标签数据。
7.NFC简单代码实现
import java.nio.charset.Charset;
import android.app.Activity;
import android.content.Intent;
import android.nfc.NdefMessage;
import android.nfc.NdefRecord;
import android.nfc.NfcAdapter;
import android.nfc.NfcAdapter.CreateNdefMessageCallback;
import android.nfc.NfcAdapter.OnNdefPushCompleteCallback;
import android.nfc.NfcEvent;
import android.os.Bundle;
import android.os.Handler;
import android.os.Message;
import android.os.Parcelable;
import android.provider.Settings;
import android.text.format.Time;
import android.view.Menu;
import android.view.MenuInflater;
import android.view.MenuItem;
import android.widget.TextView;
import android.widget.Toast;
public class BeamActivity extends Activity implements
CreateNdefMessageCallback,
OnNdefPushCompleteCallback {
NfcAdapter mNfcAdapter;
TextView mInfoText;
private static final int MESSAGE_SENT = 1;
@Override
public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.layout_beam);
mInfoText = (TextView) findViewById(R.id.txtBeam);
mNfcAdapter = NfcAdapter.getDefaultAdapter(this); // 实例化NFC设备
if (mNfcAdapter == null) {
mInfoText.setText("NFC is not available on this device.");
return;
} else if (mNfcAdapter != null){
if(!mNfcAdapter.isEnabled()) {
mInfoText.setText("请在系统设置中先启用NFC功能！");
return;
}else{
Toast.makeText(this, "启动NFC注册成功...", Toast.LENGTH_SHORT).show();
mNfcAdapter.setNdefPushMessageCallback(this, this); // 注册NDEF回调消息
mNfcAdapter.setOnNdefPushCompleteCallback(this, this);
}
}
}
@Override
public NdefMessage createNdefMessage(NfcEvent event) {
Time time = new Time();
time.setToNow();
String text = ("Beam me up!nn" +
"Beam Time: " + time.format("%H:%M:%S"));
NdefMessage msg = new NdefMessage(
new NdefRecord[] { createMimeRecord(
"application/com.example.android.beam", text.getBytes())
});
return msg;
}
@Override
public void onNdefPushComplete(NfcEvent arg0) {
// A handler is needed to send messages to the activity when this
// callback occurs, because it happens from a binder thread
mHandler.obtainMessage(MESSAGE_SENT).sendToTarget();
}
private final Handler mHandler = new Handler() {
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
switch (msg.what) {
case MESSAGE_SENT:
Toast.makeText(getApplicationContext(), "Message sent!",
Toast.LENGTH_LONG).show();
break;
}
}
};
@Override
public void onResume() {
super.onResume();
Toast.makeText(this, "等待接受action信息...", Toast.LENGTH_SHORT).show();
String action = this.getIntent().getAction();
if (NfcAdapter.ACTION_NDEF_DISCOVERED.equals(action)) {
processIntent(getIntent());
}
}
@Override
public void onNewIntent(Intent intent) {
// onResume gets called after this to handle the intent
setIntent(intent);
}
/**
*
* Parses the NDEF Message from the intent and prints to the TextView
*/
void processIntent(Intent intent) {
Parcelable[] rawMsgs = intent.getParcelableArrayExtra(
NfcAdapter.EXTRA_NDEF_MESSAGES);
// only one message sent during the beam
NdefMessage msg = (NdefMessage) rawMsgs[0];
// NDEF:NFC Data Exchange Format，即NFC数据交换格式
// record 0 contains the MIME type, record 1 is the AAR, if present
mInfoText.setText(new String(msg.getRecords()[0].getPayload()));
}
/**
*
* Creates a custom MIME type encapsulated in an NDEF record
*
*
*
* @param mimeType
*/
public NdefRecord createMimeRecord(String mimeType, byte[] payload) {
byte[] mimeBytes = mimeType.getBytes(Charset.forName("US-ASCII"));
NdefRecord mimeRecord = new NdefRecord(
NdefRecord.TNF_MIME_MEDIA, mimeBytes, new byte[0], payload);
return mimeRecord;
}
@Override
public boolean onCreateOptionsMenu(Menu menu) {
// If NFC is not available, we won't be needing this menu
if (mNfcAdapter == null) {
return super.onCreateOptionsMenu(menu);
}
// MenuInflater inflater = getMenuInflater();
//
// inflater.inflate(menu.CATEGORY_SYSTEM, menu);
return true;
}
@Override
public boolean onOptionsItemSelected(MenuItem item) {
switch (item.getItemId()) {
// case R.id.menu_settings:
case 0:
Intent intent = new Intent(Settings.ACTION_NFCSHARING_SETTINGS);
startActivity(intent);
return true;
default:
return super.onOptionsItemSelected(item);
}
}
}
Manifest文件的权限配置：
<uses-permission android:name="android.permission.NFC" /> <uses-feature android:name="android.hardware.nfc" android:required="true" />
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