Android NFC 开发实例

作者：裘德超

使用硬件：Google Nexus S，北京大学学生卡。(ps:笔者本想使用公交一卡通进行测试，发现手机不能正确识别)
手机操作系统：Android ICS 4.04。
开发时，笔者从Google Play Store上下载了NFC TagInfo软件进行对比学习。所以我们可以使用任意一张能被TagInfo软件正确识别的卡做测试。
在Android NFC 应用中，Android手机通常是作为通信中的发起者，也就是作为各种NFC卡的读写器。Android对NFC的支持主要在 android.nfc 和android.nfc.tech 两个包中。
android.nfc 包中主要类如下：
NfcManager 可以用来管理Android设备中指出的所有NFCAdapter，但由于大部分Android设备只支持一个NFC Adapter，所以一般直接调用getDefaultAapater来获取手机中的Adapter。
NfcAdapter 相当于一个NFC适配器，类似于电脑装了网络适配器才能上网，手机装了NfcAdapter才能发起NFC通信。
NDEF: NFC Data Exchange Format，即NFC数据交换格式。
NdefMessage 和NdefRecord NDEF 为NFC forum 定义的数据格式。
Tag 代表一个被动式Tag对象，可以代表一个标签，卡片等。当Android设备检测到一个Tag时，会创建一个Tag对象，将其放在Intent对象，然后发送到相应的Activity。
android.nfc.tech 中则定义了可以对Tag进行的读写操作的类，这些类按照其使用的技术类型可以分成不同的类如：NfcA, NfcB, NfcF,以及MifareClassic 等。其中MifareClassic比较常见。
在本次实例中，笔者使用北京大学学生卡进行数据读取测试，学生卡的TAG类型为MifareClassic。

AndroidManifest.xml：

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1. <span style="font-size: 16px;"><?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
2. <manifest xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
3. package="org.reno"
4. android:versionCode="1"
5. android:versionName="1.0" >
6. <uses-permission android:name="android.permission.NFC" />
7. <uses-sdk android:minSdkVersion="14" />
8. <uses-feature android:name="android.hardware.nfc" android:required="true" />
9. <application
10. android:icon="@drawable/ic_launcher"
11. android:label="@string/app_name" >
12. <activity
13. android:name="org.reno.Beam"
14. android:label="@string/app_name"
15. android:launchMode="singleTop" >
16. <intent-filter>
17. <action android:name="android.intent.action.MAIN" />
19. <category android:name="android.intent.category.LAUNCHER" />
20. </intent-filter>
21. <intent-filter>
22. <action android:name="android.nfc.action.TECH_DISCOVERED" />
23. </intent-filter>
24. <meta-data
25. android:name="android.nfc.action.TECH_DISCOVERED"
26. android:resource="@xml/nfc_tech_filter" />
27. </activity>
28. </application>
29. </manifest>
30. </span>

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<manifest xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    package="org.reno"
    android:versionCode="1"
    android:versionName="1.0" >
    <uses-permission android:name="android.permission.NFC" />
    <uses-sdk android:minSdkVersion="14" />
    <uses-feature android:name="android.hardware.nfc" android:required="true" />
    <application
        android:icon="@drawable/ic_launcher"
        android:label="@string/app_name" >
        <activity
            android:name="org.reno.Beam"
            android:label="@string/app_name"
            android:launchMode="singleTop" >
            <intent-filter>
                <action android:name="android.intent.action.MAIN" />

                <category android:name="android.intent.category.LAUNCHER" />
            </intent-filter>
            <intent-filter>
                <action android:name="android.nfc.action.TECH_DISCOVERED" />
            </intent-filter>
            <meta-data
                android:name="android.nfc.action.TECH_DISCOVERED"
                android:resource="@xml/nfc_tech_filter" />
        </activity>
    </application>
</manifest>

res/xml/nfc_tech_filter.xml：

<resourcesxmlns:xliff="urn:oasis:names:tc:xliff:document:1.2">

<tech-list>

<tech>android.nfc.tech.MifareClassic</tech>

</tech-list>

</resources>

<uses-permissionandroid:name="android.permission.NFC"/>

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

表示会使用到硬件的NFC功能。并且当用户在Google Play Store中搜索时，只有带有NFC功能的手机才能够搜索到本应用。

当手机开启了NFC，并且检测到一个TAG后，TAG分发系统会自动创建一个封装了NFC TAG信息的intent。如果多于一个应用程序能够处理这个intent的话，那么手机就会弹出一个框，让用户选择处理该TAG的Activity。TAG分发系统定义了3中intent。按优先级从高到低排列为：
NDEF_DISCOVERED, TECH_DISCOVERED, TAG_DISCOVERED
当Android设备检测到有NFC Tag靠近时，会根据Action申明的顺序给对应的Activity 发送含NFC消息的 Intent。
此处我们使用的intent-filter的Action类型为TECH_DISCOVERED从而可以处理所有类型为ACTION_TECH_DISCOVERED并且使用的技术为nfc_tech_filter.xml文件中定义的类型的TAG。

详情可查看http://developer.android.com/guide/topics/nfc/nfc.html说明。下图为当手机检测到一个TAG时，启用Activity的匹配过程。




res/layout/main.xml

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1. <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
2. <LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
3. android:layout_width="fill_parent"
4. android:layout_height="fill_parent"
5. android:orientation="vertical" >
7. <ScrollView
8. android:id="@+id/scrollView"
9. android:layout_width="fill_parent"
10. android:layout_height="fill_parent"
11. android:background="@android:drawable/edit_text" >
13. <TextView
14. android:id="@+id/promt"
15. android:layout_width="fill_parent"
16. android:layout_height="wrap_content"
17. android:scrollbars="vertical"
18. android:singleLine="false"
19. android:text="@string/info" />
20. </ScrollView>
22. </LinearLayout>

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    android:layout_width="fill_parent"
    android:layout_height="fill_parent"
    android:orientation="vertical" >

    <ScrollView
        android:id="@+id/scrollView"
        android:layout_width="fill_parent"
        android:layout_height="fill_parent"
        android:background="@android:drawable/edit_text" >

        <TextView
            android:id="@+id/promt"
            android:layout_width="fill_parent"
            android:layout_height="wrap_content"
            android:scrollbars="vertical"
            android:singleLine="false"
            android:text="@string/info" />
    </ScrollView>

</LinearLayout>

定义了Activity的布局：只有一个带有滚动条的TextView用于显示从TAG中读取的信息。
res/values/strings.xml

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1. <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
2. <resources>
3. <string name="app_name">NFC测试</string>
4. <string name="info">扫描中。。。</string>
5. </resources>

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<resources>
    <string name="app_name">NFC测试</string>
    <string name="info">扫描中。。。</string>
</resources>

src/org/reno/Beam.java

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1. package org.reno;
3. import android.app.Activity;
4. import android.content.Intent;
5. import android.nfc.NfcAdapter;
6. import android.nfc.Tag;
7. import android.nfc.tech.MifareClassic;
8. import android.os.Bundle;
9. import android.widget.TextView;
11. public class Beam extends Activity {
12. NfcAdapter nfcAdapter;
13. TextView promt;
14. @Override
15. public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
16. super.onCreate(savedInstanceState);
17. setContentView(R.layout.main);
18. promt = (TextView) findViewById(R.id.promt);
19. // 获取默认的NFC控制器
20. nfcAdapter = NfcAdapter.getDefaultAdapter(this);
21. if (nfcAdapter == null) {
22. promt.setText("设备不支持NFC！");
23. finish();
24. return;
25. }
26. if (!nfcAdapter.isEnabled()) {
27. promt.setText("请在系统设置中先启用NFC功能！");
28. finish();
29. return;
30. }
31. }
33. @Override
34. protected void onResume() {
35. super.onResume();
36. //得到是否检测到ACTION_TECH_DISCOVERED触发
37. if (NfcAdapter.ACTION_TECH_DISCOVERED.equals(getIntent().getAction())) {
38. //处理该intent
39. processIntent(getIntent());
40. }
41. }
42. //字符序列转换为16进制字符串
43. private String bytesToHexString(byte[] src) {
44. StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder("0x");
45. if (src == null || src.length <= 0) {
46. return null;
47. }
48. char[] buffer = new char[2];
49. for (int i = 0; i < src.length; i++) {
50. buffer[0] = Character.forDigit((src[i] >>> 4) & 0x0F, 16);
51. buffer[1] = Character.forDigit(src[i] & 0x0F, 16);
52. System.out.println(buffer);
53. stringBuilder.append(buffer);
54. }
55. return stringBuilder.toString();
56. }
58. /**
59. * Parses the NDEF Message from the intent and prints to the TextView
60. */
61. private void processIntent(Intent intent) {
62. //取出封装在intent中的TAG
63. Tag tagFromIntent = intent.getParcelableExtra(NfcAdapter.EXTRA_TAG);
64. for (String tech : tagFromIntent.getTechList()) {
65. System.out.println(tech);
66. }
67. boolean auth = false;
68. //读取TAG
69. MifareClassic mfc = MifareClassic.get(tagFromIntent);
70. try {
71. String metaInfo = "";
72. //Enable I/O operations to the tag from this TagTechnology object.
73. mfc.connect();
74. int type = mfc.getType();//获取TAG的类型
75. int sectorCount = mfc.getSectorCount();//获取TAG中包含的扇区数
76. String typeS = "";
77. switch (type) {
78. case MifareClassic.TYPE_CLASSIC:
79. typeS = "TYPE_CLASSIC";
80. break;
81. case MifareClassic.TYPE_PLUS:
82. typeS = "TYPE_PLUS";
83. break;
84. case MifareClassic.TYPE_PRO:
85. typeS = "TYPE_PRO";
86. break;
87. case MifareClassic.TYPE_UNKNOWN:
88. typeS = "TYPE_UNKNOWN";
89. break;
90. }
91. metaInfo += "卡片类型：" + typeS + "\n共" + sectorCount + "个扇区\n共"
92. + mfc.getBlockCount() + "个块\n存储空间: " + mfc.getSize() + "B\n";
93. for (int j = 0; j < sectorCount; j++) {
94. //Authenticate a sector with key A.
95. auth = mfc.authenticateSectorWithKeyA(j,
96. MifareClassic.KEY_DEFAULT);
97. int bCount;
98. int bIndex;
99. if (auth) {
100. metaInfo += "Sector " + j + ":验证成功\n";
101. // 读取扇区中的块
102. bCount = mfc.getBlockCountInSector(j);
103. bIndex = mfc.sectorToBlock(j);
104. for (int i = 0; i < bCount; i++) {
105. byte[] data = mfc.readBlock(bIndex);
106. metaInfo += "Block " + bIndex + " : "
107. + bytesToHexString(data) + "\n";
108. bIndex++;
109. }
110. } else {
111. metaInfo += "Sector " + j + ":验证失败\n";
112. }
113. }
114. promt.setText(metaInfo);
115. } catch (Exception e) {
116. e.printStackTrace();
117. }
118. }
119. }

package org.reno;

import android.app.Activity;
import android.content.Intent;
import android.nfc.NfcAdapter;
import android.nfc.Tag;
import android.nfc.tech.MifareClassic;
import android.os.Bundle;
import android.widget.TextView;

public class Beam extends Activity {
 NfcAdapter nfcAdapter;
 TextView promt;
 @Override
 public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
  super.onCreate(savedInstanceState);
  setContentView(R.layout.main);
  promt = (TextView) findViewById(R.id.promt);
  // 获取默认的NFC控制器
  nfcAdapter = NfcAdapter.getDefaultAdapter(this);
  if (nfcAdapter == null) {
   promt.setText("设备不支持NFC！");
   finish();
   return;
  }
  if (!nfcAdapter.isEnabled()) {
   promt.setText("请在系统设置中先启用NFC功能！");
   finish();
   return;
  }
 }

 @Override
 protected void onResume() {
  super.onResume();
  //得到是否检测到ACTION_TECH_DISCOVERED触发
  if (NfcAdapter.ACTION_TECH_DISCOVERED.equals(getIntent().getAction())) {
   //处理该intent
   processIntent(getIntent());
  }
 }
 //字符序列转换为16进制字符串
 private String bytesToHexString(byte[] src) {
  StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder("0x");
  if (src == null || src.length <= 0) {
   return null;
  }
  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);
   System.out.println(buffer);
   stringBuilder.append(buffer);
  }
  return stringBuilder.toString();
 }

 /**
  * Parses the NDEF Message from the intent and prints to the TextView
  */
 private void processIntent(Intent intent) {
  //取出封装在intent中的TAG
  Tag tagFromIntent = intent.getParcelableExtra(NfcAdapter.EXTRA_TAG);
  for (String tech : tagFromIntent.getTechList()) {
   System.out.println(tech);
  }
  boolean auth = false;
  //读取TAG
  MifareClassic mfc = MifareClassic.get(tagFromIntent);
  try {
   String metaInfo = "";
   //Enable I/O operations to the tag from this TagTechnology object.
   mfc.connect();
   int type = mfc.getType();//获取TAG的类型
   int sectorCount = mfc.getSectorCount();//获取TAG中包含的扇区数
   String typeS = "";
   switch (type) {
   case MifareClassic.TYPE_CLASSIC:
    typeS = "TYPE_CLASSIC";
    break;
   case MifareClassic.TYPE_PLUS:
    typeS = "TYPE_PLUS";
    break;
   case MifareClassic.TYPE_PRO:
    typeS = "TYPE_PRO";
    break;
   case MifareClassic.TYPE_UNKNOWN:
    typeS = "TYPE_UNKNOWN";
    break;
   }
   metaInfo += "卡片类型：" + typeS + "\n共" + sectorCount + "个扇区\n共"
     + mfc.getBlockCount() + "个块\n存储空间: " + mfc.getSize() + "B\n";
   for (int j = 0; j < sectorCount; j++) {
    //Authenticate a sector with key A.
    auth = mfc.authenticateSectorWithKeyA(j,
      MifareClassic.KEY_DEFAULT);
    int bCount;
    int bIndex;
    if (auth) {
     metaInfo += "Sector " + j + ":验证成功\n";
     // 读取扇区中的块
     bCount = mfc.getBlockCountInSector(j);
     bIndex = mfc.sectorToBlock(j);
     for (int i = 0; i < bCount; i++) {
      byte[] data = mfc.readBlock(bIndex);
      metaInfo += "Block " + bIndex + " : "
        + bytesToHexString(data) + "\n";
      bIndex++;
     }
    } else {
     metaInfo += "Sector " + j + ":验证失败\n";
    }
   }
   promt.setText(metaInfo);
  } catch (Exception e) {
   e.printStackTrace();
  }
 }
}

关于MifareClassic卡的背景介绍：数据分为16个区(Sector) ,每个区有4个块(Block) ，每个块可以存放16字节的数据。
每个区最后一个块称为Trailer ，主要用来存放读写该区Block数据的Key ，可以有A，B两个Key，每个Key 长度为6个字节，缺省的Key值一般为全FF或是0. 由 MifareClassic.KEY_DEFAULT 定义。
因此读写Mifare Tag 首先需要有正确的Key值（起到保护的作用），如果鉴权成功
然后才可以读写该区数据。
执行效果：








参考联接：
http://developer.android.com/guide/topics/nfc/nfc.html
http://developer.android.com/reference/android/nfc/tech/MifareClassic.html
http://www.imobilebbs.com/wordpress/?p=2822