Android NFC使用详解

摘要

网上关于Android NFC 操作的文章没有一篇合适自己，没有从根本解决问题，故整理一翻，理清思路。NFC是Near Field Communication缩写，即近距离无线通讯技术。可以在移动设备、消费类电子产品、PC 和智能控件工具间进行近距离无线通信。比如读取图书标签、公交卡等。

NFC Tag解析顺序（可以不在Activity配置）

nfc类型有三种NDEF，TECH，TAG，优先级依次降低，其对应的Intent过滤规则分别是：

NDEF：

<intent-filter><action android:name = "android.nfc.action.NDEF_DISCOVERED" /><data android:mimeType = "text/plain" />
</intent-filter>

TECH ：

 <intent-filter>             <action android:name="android.nfc.action.TECH_DISCOVERED" /></intent-filter> <meta-data android:name="android.nfc.action.TECH_DISCOVERED"android:resource="@xml/filter_nfc" />

TAG：

<intent-filter><action android:name="android.nfc.action.TAG_DISCOVERED"/><category android:name="android.intent.category.DEFAULT"/>
</intent-filter>

假如有三个Activity分别设置上述三种类型，NFC感应时会依次寻找对应的Activity。

补充说明：Intent Filter就是用来注册 Activity 、 Service 和 Broadcast Receiver 具有能在某种数据上执行一个动作的能力。
使用 Intent Filter ，应用程序组件告诉 Android ，它们能为其它程序的组件的动作请求提供服务，包括同一个程序的组
件、本地的或第三方的应用程序。

支持的Tag分类

Android为使用的android.nfc.tech包情况提供了通用的支持，android.nfc.tech包如下表中所描述的。您可以使用的getTechList（）方法来确定标签的技术支持，并建立与之一由android.nfc.tech类相应TagTechnology对象。

Class	Description	对应识别的卡种
`TagTechnology`	所有标签技术类必须实现的接口。
`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。

14443协议和15693协议的区别： 14443是近场耦合，15693是远copy场耦合，14443具有加密功能，15693具有穿透性好，抗干扰性高！ 14443按加密的方式分为14443a/b，14443a一般百多用于私用，例如：会员消费卡这类的；14443b因加密特性较好，用于公用多，例如：身份证。 15693常用于高频读距要求知高的场合，例如：货物身份识别、图书标签等

下面讲下不同卡种的概念，捋清思路：

名称	类别	描述	应用
M1卡	非接触式IC卡	有密码，可读可写，价格贵，感应距离短，芯片种类有S50，S70（芯片，是指菲利浦下属子公司恩智浦出品的芯片缩写）	一卡通，公交等系统
CPU卡	有接触式也有非接触式的	相当于微型计算机，具有用户空间大、读取速度快、支持一卡多用等特点	可适用于金融、保险、交警、政府行业等多个领域
15693卡	非接触IC卡	ISO15693是针对射频识别应用的一个国际标准，该标准定义了工作在13.56Mhz下智能标签和读写器的空气接口及数据通信规范，符合此标准的标签最远识读距离达到2米。	开放式门禁、开放式会议签到、贵重物品管理、数字化景区门票管理、数字化图书馆图书管理、医药管理、资产管理、产品防伪、物流及供应链等多种领域进行大量应用
M1-UltraLight卡	非接触式IC卡	无密码，又称为MF0，从UltraLight(超轻的)这个名字就可以看出来，它是一个低成本、小容量的卡片。低成本，是指它是目前市场中价格最低的遵守ISO14443A协议的芯片之一；小容量，是指其存储容量只有512bit(Mifare S50有8192bit)。，量分成16个块，每块包含4个字节。Mifare UltraLight的读写操作和 Mifare S50是完全兼容的。	门禁、考勤、会议签到、身份识别等

NFC使用步骤

1.权限

  <uses-permission android:name="android.permission.NFC" /><uses-featureandroid:name="android.hardware.nfc"android:required="true" />

2.在manifest节点下为Activity添加Intent Filter（可不配置）

3.Activity
过程：初始化 -> 设置系统调度 -> 系统调用onNewIntent(Intent intent) -> Tag读写流程 -> 最后取消系统调度

每次检测到Tag时，Activity的生命周期回调onPause()->onNewIntent()-> onResume()

Tag读写流程：

建立连接
读写
关闭连接

1.初始化

        mNfcAdapter = NfcAdapter.getDefaultAdapter(this);pi = PendingIntent.getActivity(this, 0, new Intent(this, getClass()).addFlags(Intent.FLAG_ACTIVITY_SINGLE_TOP), 0);

2.设置系统调度

 @Overrideprotected void onResume() {super.onResume();mNfcAdapter.enableForegroundDispatch(this, pi, null, null); //启动}

3.系统调用onNewIntent(Intent intent)

   @Overrideprotected void onNewIntent(Intent intent) {super.onNewIntent(intent);handleNfcIntent(intent);}/*** 处理nfc标签** @param intent*/private void handleNfcIntent(Intent intent) {String action = intent.getAction();//根据不同的Action进行获取不同的标签   if (NfcAdapter.ACTION_TAG_DISCOVERED.equals(action)) {//默认Tag tag = intent.getParcelableExtra(NfcAdapter.EXTRA_TAG);processTag(tag);}}

此过程能拿到卡片的uid,方法调用：

 Tag tag = intent.getParcelableExtra(NfcAdapter.EXTRA_TAG);//卡片uidString uid=bytes2HexStr(tag.getId());public static String bytes2HexStr(byte[] src) {StringBuilder builder = new StringBuilder();if (src == null || src.length <= 0) {return "";}char[] buffer = new char[2];for (int i = 0; i < src.length; i++) {buffer[0] = Character.forDigit((src[i] >>> 4) & 0x0F, 16);buffer[1] = Character.forDigit(src[i] & 0x0F, 16);builder.append(buffer);}return builder.toString().toUpperCase();}

卡片uid分析：

UID：全球唯一标识符，每张卡都不一样，8个字节，读写器可以用UID号来操作指定的卡。

以ISO15693卡片为例，假如uid的16进制数据()为：

cabce04b000104e0（逆序分析UID[7]..UID[0]）

cabce04b00 01 04 e0

e0:UID[7]为E0是固定的

04:UID[6]为卡制造商编码（如NXP公司为04，TI公司为07，上海贝岭为23）

01:UID[5]为产品类别代码，比如ICODE SL2 ICS20是01H,Tag-it HF-I Plus Chip为80H,Tag-it HF-I Plus Inlay为00H。

cabce04b00:UID[4]..UID[0]才是真正卡号，是制造商内部分配的号码。

打印被读取卡片支持的Tag列表：

  for (String tech : tag.getTechList()) {LogUtils.i("------------" + tech);}

4.Tag读写流程

 protected void processTag( Tag tag) {IsoDep isodep= IsoDep.get(tag);if (isodep!= null){isodep.connect(); // 建立连接byte[] data = new byte[20];byte[] response = isodep.transceive(data); // 传送消息isoDep.close(); // 关闭连接}}

根据实际要读取的卡片支持的Tag，取出对应的class实例，然后进行连接读写操作,如下常见Tag实例。
1. m1卡： MifareClassic mfc = MifareClassic.get(tag);
2. iso15693卡：NfcV tech = NfcV.get(tag);
发送过去的字节数据，根据实际协议文档进行组装；
返回出来的字节数据，根据实际协议文档进行解析

5.取消系统调度

 @Overrideprotected void onPause() {if (mNfcAdapter != null)mNfcAdapter.disableForegroundDispatch(this); // 取消调度}

Tag读写工具类

iso15693卡：

package com.haiheng.device.devicedriver.nfc;import android.nfc.tech.NfcV;import com.haiheng.core.util.ByteUtils;import java.io.IOException;/*** NfcV(ISO 15693)读写操作*   用法*  NfcV mNfcV = NfcV.get(tag);*  mNfcV.connect();* <p>*  NfcVUtils mNfcVutil = new NfcVUtils(mNfcV);*  取得UID*  mNfcVutil.getUID();*  读取block在1位置的内容*  mNfcVutil.readOneBlock(1);*  从位置7开始读2个block的内容*  mNfcVutil.readBlocks(7, 2);*  取得block的个数*  mNfcVutil.getBlockNumber();*  取得1个block的长度*  mNfcVutil.getOneBlockSize();*  往位置1的block写内容*  mNfcVutil.writeBlock(1, new byte[]{0, 0, 0, 0})** @author Kelly* @version 1.0.0* @filename NfcVUtils.java* @time 2018/10/30 10:29* @copyright(C) 2018 song*/
public class NfcVUtils {private NfcV mNfcV;/*** UID数组行式*/private byte[] ID;private String UID;private String DSFID;private String AFI;/*** block的个数*/private int blockNumber;/*** 一个block长度*/private int oneBlockSize;/*** 信息*/private byte[] infoRmation;/***  * 初始化*  * @param mNfcV NfcV对象*  * @throws IOException*  */public NfcVUtils(NfcV mNfcV) throws IOException {this.mNfcV = mNfcV;ID = this.mNfcV.getTag().getId();byte[] uid = new byte[ID.length];int j = 0;for (int i = ID.length - 1; i >= 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; // flagcmd[1] = (byte) 0x2B; // commandSystem.arraycopy(ID, 0, cmd, 2, ID.length); // UIDinfoRmation = 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); // UIDcmd[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 < count + begin; i++) {data.append(readOneBlock(i));}return data.toString();}/***  * 将数据写入到block,*  * @param position 要写内容的block位置*  * @param data 要写的内容,必须长度为blockOneSize*  * @return false为写入失败，true为写入成功*  * @throws IOException *  */public boolean writeBlock(int position, byte[] data) throws IOException {byte cmd[] = new byte[15];cmd[0] = (byte) 0x22;cmd[1] = (byte) 0x21;System.arraycopy(ID, 0, cmd, 2, ID.length); // UID//blockcmd[10] = (byte) position;//valueSystem.arraycopy(data, 0, cmd, 11, data.length);byte[] rsp = mNfcV.transceive(cmd);if (rsp[0] == 0x00)return true;return false;}
}

m1卡：

package com.haiheng.hand.device.nfc;import android.nfc.Tag;
import android.nfc.tech.MifareClassic;import com.haiheng.core.util.ByteUtils;
import com.haiheng.core.util.log.LogWriter;import java.io.IOException;
import java.util.ArrayList;
import java.util.HashMap;
import java.util.List;
import java.util.Map;/*** m1卡一般16个扇区64块，第一个扇区等闲不能操作。每个扇区4块，每块16字节。* 扇区从0数起，第2扇区第一块索引就是8，每个扇区前3块存数，据最后一块一般存密码。*** @author Kelly* @version 1.0.0* @filename M1CardUtils.java* @time 2019/3/15 14:02* @copyright(C) 2019 song*/
public class M1CardUtils {/*** 读指定扇区的指定块** @param mifareClassic* @param sectorIndex 扇区索引 0~15(16个扇区)* @param blockIndex    块索引 0~3* @param keyA  密钥，可为空，没有使用默认的密钥* @return*/public static byte[] readBlock(MifareClassic mifareClassic, int sectorIndex, int blockIndex,byte[] keyA) throws IOException {try {String metaInfo = "";mifareClassic.connect();int type = mifareClassic.getType();//获取TAG的类型int sectorCount = mifareClassic.getSectorCount();//获取TAG中包含的扇区数String typeS = getMifareClassicType(type);metaInfo += "卡片类型：" + typeS + "\n共" + sectorCount + "个扇区\n共" + mifareClassic.getBlockCount() + "个块\n存储空间: " + mifareClassic.getSize() + "B\n";LogWriter.i(metaInfo);byte[] data = null;String hexString = null;if (m1AuthByKey(mifareClassic, sectorIndex,keyA) || m1Auth(mifareClassic, sectorIndex)){int bCount;int bIndex;bCount = mifareClassic.getBlockCountInSector(sectorIndex);//获得当前扇区的所包含块的数量；bIndex = mifareClassic.sectorToBlock(sectorIndex);//当前扇区的第1块的块号for (int i = 0; i < bCount; i++) {data = mifareClassic.readBlock(bIndex);hexString = ByteUtils.byteArrToHexString(data);LogWriter.w(sectorIndex + "扇区" + bIndex + "块：" + hexString);if (blockIndex == i) {break;}bIndex++;}}else {LogWriter.w("密码校验失败,扇区：" + sectorIndex);}return data;} catch (Exception e) {throw new IOException(e);} finally {try {if (mifareClassic != null) {mifareClassic.close();}} catch (IOException e) {throw new IOException(e);}}}/*** 读指定扇区的所有块** @param mifareClassic* @param sectorIndex 扇区索引 0~15(16个扇区)* @param keyA  密钥，可为空，没有使用默认的密钥* @return*/public static List<byte[]> readBlock(MifareClassic mifareClassic, int sectorIndex, byte[] keyA) throws IOException {List<byte[]> dataList = new ArrayList<byte[]>();try {String metaInfo = "";mifareClassic.connect();int type = mifareClassic.getType();//获取TAG的类型int sectorCount = mifareClassic.getSectorCount();//获取TAG中包含的扇区数String typeS = getMifareClassicType(type);metaInfo += "卡片类型：" + typeS + "\n共" + sectorCount + "个扇区\n共" + mifareClassic.getBlockCount() + "个块\n存储空间: " + mifareClassic.getSize() + "B\n";LogWriter.i(metaInfo);if (m1AuthByKey(mifareClassic, sectorIndex,keyA) || m1Auth(mifareClassic, sectorIndex)){int bCount;int bIndex;bCount = mifareClassic.getBlockCountInSector(sectorIndex);//获得当前扇区的所包含块的数量；bIndex = mifareClassic.sectorToBlock(sectorIndex);//当前扇区的第1块的块号for (int i = 0; i < bCount; i++) {byte[] data = mifareClassic.readBlock(bIndex);String hexString = ByteUtils.byteArrToHexString(data);LogWriter.w(sectorIndex + "扇区" + bIndex + "块：" + hexString);dataList.add(data);bIndex++;}}else {LogWriter.w("密码校验失败,扇区：" + sectorIndex);}return dataList;} catch (Exception e) {throw new IOException(e);} finally {try {if (mifareClassic != null) {mifareClassic.close();}} catch (IOException e) {throw new IOException(e);}}}/*** 读所有扇区的所有块** @param mifareClassic* @param keyA  密钥，可为空，没有使用默认的密钥* @return*/public static Map<Integer,List<byte[]>> readBlock(MifareClassic mifareClassic,byte[] keyA) throws IOException {try {Map<Integer,List<byte[]>> result = new HashMap<Integer,List<byte[]>>();String metaInfo = "";mifareClassic.connect();int type = mifareClassic.getType();//获取TAG的类型int sectorCount = mifareClassic.getSectorCount();//获取TAG中包含的扇区数,一般m1卡扇区数为16个String typeS = getMifareClassicType(type);metaInfo += "卡片类型：" + typeS + "\n共" + sectorCount + "个扇区\n共" + mifareClassic.getBlockCount() + "个块\n存储空间: " + mifareClassic.getSize() + "B\n";LogWriter.i(metaInfo);for (int j = 0; j < sectorCount; j++) {if (m1AuthByKey(mifareClassic, j,keyA) || m1Auth(mifareClassic, j)){List<byte[]> dataList = new ArrayList<byte[]>();int bCount;int bIndex;bCount = mifareClassic.getBlockCountInSector(j);//获得当前扇区的所包含块的数量；bIndex = mifareClassic.sectorToBlock(j);//当前扇区的第1块的块号for (int i = 0; i < bCount; i++) {byte[] data = mifareClassic.readBlock(bIndex);String hexString = ByteUtils.byteArrToHexString(data);LogWriter.w(j + "扇区" + bIndex + "块：" + hexString);dataList.add(data);bIndex++;}result.put(j,dataList);}else {LogWriter.w("密码校验失败,扇区：" + j);}}return result;} catch (Exception e) {throw new IOException(e);} finally {try {if (mifareClassic != null) {mifareClassic.close();}} catch (IOException e) {throw new IOException(e);}}}/*** 获取m1卡类型* @param type* @return*/private static String getMifareClassicType(int type) {String str = null;switch (type) {case MifareClassic.TYPE_CLASSIC:str = "TYPE_CLASSIC";break;case MifareClassic.TYPE_PLUS:str = "TYPE_PLUS";break;case MifareClassic.TYPE_PRO:str = "TYPE_PRO";break;case MifareClassic.TYPE_UNKNOWN:str = "TYPE_UNKNOWN";break;}return str;}/*** 往指定扇区的指定块写数据* @param tag* @param sectorIndex 扇区索引 0~15(16个扇区)* @param blockIndex 块索引 0~63* @param blockByte 写入数据必须是16字节* @return* @throws IOException*/public static boolean writeBlock(Tag tag, int sectorIndex,int blockIndex,byte[] blockByte) throws IOException {MifareClassic mifareClassic = MifareClassic.get(tag);try {mifareClassic.connect();if (m1Auth(mifareClassic, sectorIndex)) {mifareClassic.writeBlock(blockIndex, blockByte);} else {return false;}} catch (IOException e) {throw new IOException(e);} finally {try {mifareClassic.close();} catch (IOException e) {throw new IOException(e);}}return true;}/*** 使用默认密码校验** @param mifareClassic* @param position* @return* @throws IOException*/public static boolean m1Auth(MifareClassic mifareClassic, int position) throws IOException {if (mifareClassic.authenticateSectorWithKeyA(position, MifareClassic.KEY_DEFAULT)) {return true;} else if (mifareClassic.authenticateSectorWithKeyB(position, MifareClassic.KEY_DEFAULT)) {return true;}return false;}/*** 使用指定密码校验** @param mifareClassic* @param position* @param keyA* @return* @throws IOException*/public static boolean m1AuthByKey(MifareClassic mifareClassic, int position,byte[] keyA) throws IOException {if (keyA != null && keyA.length == 6){if(mifareClassic.authenticateSectorWithKeyA(position, keyA)) {return true;}}return false;}
}

特别说明：关于Tag读写只是进行简单工具类封装，没有进行面向组件封装。

配置示例源码：https://github.com/kellysong/android-blog-demo/tree/master/nfc-demo