Android NFC标签 开发深度解析 触碰的艺术
这篇博客是在鸿洋的微信公众号看到的感觉收益非浅。于是转存于自己博客上以后可查阅。
本文由郭朝投稿。
郭朝的博客地址:
http://blog.csdn.net/smartbetter
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。
1
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:
对比项 | NFC | 蓝牙 | 红外 |
---|---|---|---|
网络类型 | 点对点 | 单点对多点 | 点对点 |
有效距离 | <=0.1m | <=10m,最新的蓝牙4.0有效距离可达100m | 一般在1m以内,热技术连接,不稳定 |
传输速度 | 最大424kbps | 最大24Mbps | 慢速115.2kbps,快速4Mbps |
建立时间 | <0.1s | 6s | 0.5s |
安全性 | 安全,硬件实现 | 安全,软件实现 | 不安全,使用IRFM时除外 |
通信模式 | 主动-主动/被动 | 主动-主动 | 主动-主动 |
成本 | 低 | 中 | 低 |
2
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:
<activityandroid:name=".TagTextActivity"android:launchMode="singleTop"/>
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.
3
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
Tag tag = intent.getParcelableExtra(NfcAdapter.EXTRA_TAG);
2)判断NFC标签的数据类型(通过Ndef.get方法)
Ndef ndef = Ndef.get(tag);
3)写入数据
ndef.writeNdefMessage(ndefMessage);
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:
//直接接受一个Uri
public NdefRecord createUri(String uriString);
//接受一个Uri的对象
public NdefRecord createUri(Uri uri);
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
NdefMessage ndefMessage = new NdefMessage(new NdefRecord[]{ NdefRecord.createApplicationRecord(mPackageName)});
为
NdefMessage ndefMessage = new NdefMessage(new NdefRecord[]{
NdefRecord.createUri(Uri.parse("http://www.baidu.com"))});
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。
这只是个开始,原文还包含了NDEF文本格式深度解析、非NDEF格式深度解析等相关内容,由于文章内容过多,可以点击左下角阅读原文继续阅读。
本篇NFC项目代码已经分享
Github: https://github.com/smartbetter/Android-NFC
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