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。

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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：

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

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.

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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