Android NFC开发-实践篇

在Android NFC开发-理论篇中，我们了解了在Android中开发NFC的一些理论知识，这篇我们继续应用我们上一篇学到的知识，实现对NDEF格式标签和MifareClassic格式标签的读写操作。

基本操作

配置AndroidMenifest.xml：

<!--API level 9只包含有限的tag支持,包括：
.通过ACTION_TAG_DISCOVERED来发布Tag信息
.只有通过EXTRA_NDEF_MESSAGES扩展来访问NDEF消息
.其他的tag属性和I/O操作都不支持
所以你可能想要用API level 10来实现对tag的广泛的读写支持。-->
<uses-sdk android:minSdkVersion="10"/>
<!--NFC权限-->
<uses-permission android:name="android.permission.NFC" />
<!-- 要求当前设备必须要有NFC芯片 -->
<uses-feature android:name="android.hardware.nfc" android:required="true" />

获取设备默认的NfcAdapter对象，判断该设备是否支持NFC功能，若支持，判断此功能是否打开，并且创建一个PendingIntent对象，用于当NFC标签被检测到时，启动我们处理NFC标签的Activity

@Override
protected void onStart() {
super.onStart();
mNfcAdapter= NfcAdapter.getDefaultAdapter(this);//设备的NfcAdapter对象
if(mNfcAdapter==null){//判断设备是否支持NFC功能
Toast.makeText(this,"设备不支持NFC功能!",Toast.LENGTH_SHORT);
finish();
return;
}
if (!mNfcAdapter.isEnabled()){//判断设备NFC功能是否打开
Toast.makeText(this,"请到系统设置中打开NFC功能!",Toast.LENGTH_SHORT);
finish();
return;
}
mPendingIntent=PendingIntent.getActivity(this,0,new Intent(this,getClass()),0);//创建PendingIntent对象,当检测到一个Tag标签就会执行此Intent
}

在OnNewIntent（）方法中，获取到Tag对象

@Override
protected void onNewIntent(Intent intent) {
super.onNewIntent(intent);
mTag=intent.getParcelableExtra(NfcAdapter.EXTRA_TAG);//获取到Tag标签对象
String[] techList=mTag.getTechList();
System.out.println("标签支持的tachnology类型：");
for (String tech:techList){
System.out.println(tech);
}
}

为了更好的处理NFC标签，我们需要在Activity获取焦点时（onResume），在主线程中启动前台发布系统，并且在Activity失去焦点时，关闭前台发布系统

//页面获取焦点
@Override
protected void onResume() {
super.onResume();
if (mNfcAdapter!=null){          mNfcAdapter.enableForegroundDispatch(this,mPendingIntent,null,null);//打开前台发布系统，使页面优于其它nfc处理.当检测到一个Tag标签就会执行mPendingItent
}
}

//页面失去焦点
@Override
protected void onPause() {
super.onPause();
if(mNfcAdapter!=null){
mNfcAdapter.disableForegroundDispatch(this);//关闭前台发布系统
}
}

以上所有操作，都是对一个NFC标签的基本操作，我们封装在一个BaseNfcActivity中，对不同格式标签读写的Activity都继承BaseNfcActivity。

NDEF格式标签读写

我们可以通过Tag对象的getTechList()获取到标签的技术类型，只有支持NDEF格式的标签才可以进行NDEF格式标签的读写操作。

读写NDEF格式标签主要涉及到两个类：

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。

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。

获取Ndef对象

Ndef ndef=Ndef.get(mTag);//获取ndef对象

创建NdefRecord，Android为我们提供了创建NdefRecord的方法，是我们可以轻松创建一个NdefRecord对象

NdefRecord.createApplicationRecord(String packageName)

NdefRecord.createUri(Uri uri)

NdefRecord.createUri(String uriString)

NdefRecord.createTextRecord(String languageCode, String text)

遗憾的是NdefRecord.createTextRecord(String languageCode, String text)最小兼容sdk版本是21，对于需要兼容更小版本的应用来说就需要我们自己来实现这个方法。

不管什么格式的数据本质上都是由一些字节组成的。对于NDEF文本格式来说，这些数据的第1个字节描述了数据的状态，然后若干个字节描述文本的语言编码，最后剩余字节表示文本数据。这些数据格式由NFC Forum的相关规范定义，可以通过 http://members.nfc-forum.org/specs/spec_dashboard 下载相关的规范。

NDEF的文本数据规范：

偏移量	长度（bytes）	描述
0	1	状态字节，见下表（状态字节编码格式）
1	n	ISO/IANA语言编码。例如”en-US”，”fr-CA”。编码格式是US-ASCII，长度（n）由状态字节的后6位指定。
n+1	m	文本数据。编码格式是UTF-8或UTF-16。编码格式由状态字节的前3位指定。

状态字节编码格式：

字节位（0是最低位，7是最高位）	含义
7	0:文本编码为UTF-8，1:文本编码为UTF-16
6	必须设为0
5..0	语言编码的长度（占用的字节个数）

创建文本NdefRecord

/**
* 创建NDEF文本数据
* @param text
* @return
*/
public static NdefRecord createTextRecord(String text) {
byte[] langBytes = Locale.CHINA.getLanguage().getBytes(Charset.forName("US-ASCII"));
Charset utfEncoding = Charset.forName("UTF-8");
//将文本转换为UTF-8格式
byte[] textBytes = text.getBytes(utfEncoding);
//设置状态字节编码最高位数为0
int utfBit = 0;
//定义状态字节
char status = (char) (utfBit + langBytes.length);
byte[] data = new byte[1 + langBytes.length + textBytes.length];
//设置第一个状态字节，先将状态码转换成字节
data[0] = (byte) status;
//设置语言编码，使用数组拷贝方法，从0开始拷贝到data中，拷贝到data的1到langBytes.length的位置
System.arraycopy(langBytes, 0, data, 1, langBytes.length);
//设置文本字节，使用数组拷贝方法，从0开始拷贝到data中，拷贝到data的1 + langBytes.length
//到textBytes.length的位置
System.arraycopy(textBytes, 0, data, 1 + langBytes.length, textBytes.length);
//通过字节传入NdefRecord对象
//NdefRecord.RTD_TEXT：传入类型 读写
NdefRecord ndefRecord = new NdefRecord(NdefRecord.TNF_WELL_KNOWN,
NdefRecord.RTD_TEXT, new byte[0], data);
return ndefRecord;
}

创建NdefMessage，并且写入Ndef标签

//往Ndef标签中写数据
private void writeNdef(){
if (mTag==null){
Toast.makeText(this,"不能识别的标签类型！",Toast.LENGTH_SHORT);
finish();
return;
}
Ndef ndef=Ndef.get(mTag);//获取ndef对象
if (!ndef.isWritable()){
Toast.makeText(this,"该标签不能写入数据!",Toast.LENGTH_SHORT);
return;
}
NdefRecord ndefRecord=createTextRecord(writeEdt.getText().toString());//创建一个NdefRecord对象
NdefMessage ndefMessage=new NdefMessage(new NdefRecord[]{ndefRecord});//根据NdefRecord数组，创建一个NdefMessage对象
int size=ndefMessage.getByteArrayLength();
if (ndef.getMaxSize()<size){
Toast.makeText(this,"标签容量不足！",Toast.LENGTH_SHORT);
return;
}
try {
ndef.connect();//连接
ndef.writeNdefMessage(ndefMessage);//写数据
Toast.makeText(this,"数据写入成功！",Toast.LENGTH_SHORT);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} catch (FormatException e) {
e.printStackTrace();
}finally {
try {
ndef.close();//关闭连接
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}

读Ndef文本数据

//读取Ndef标签中数据
private void readNdef(){
if (mTag==null){
Toast.makeText(this,"不能识别的标签类型！",Toast.LENGTH_SHORT);
finish();
return;
}
Ndef ndef=Ndef.get(mTag);//获取ndef对象
try {
ndef.connect();//连接
NdefMessage ndefMessage=ndef.getNdefMessage();//获取NdefMessage对象
if (ndefMessage!=null)               readEdt.setText(parseTextRecord(ndefMessage.getRecords()[0]));
Toast.makeText(this,"数据读取成功！",Toast.LENGTH_SHORT);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} catch (FormatException e) {
e.printStackTrace();
}finally {
try {
ndef.close();//关闭链接
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}

/**
* 解析NDEF文本数据，从第三个字节开始，后面的文本数据
* @param ndefRecord
* @return
*/
public static String parseTextRecord(NdefRecord ndefRecord) {
/**
* 判断数据是否为NDEF格式
*/
//判断TNF
if (ndefRecord.getTnf() != NdefRecord.TNF_WELL_KNOWN) {
return null;
}
//判断可变的长度的类型
if (!Arrays.equals(ndefRecord.getType(), NdefRecord.RTD_TEXT)) {
return null;
}
try {
//获得字节数组，然后进行分析
byte[] payload = ndefRecord.getPayload();
//下面开始NDEF文本数据第一个字节，状态字节
//判断文本是基于UTF-8还是UTF-16的，取第一个字节"位与"上16进制的80，16进制的80也就是最高位是1，
//其他位都是0，所以进行"位与"运算后就会保留最高位
String textEncoding = ((payload[0] & 0x80) == 0) ? "UTF-8" : "UTF-16";
//3f最高两位是0，第六位是1，所以进行"位与"运算后获得第六位
int languageCodeLength = payload[0] & 0x3f;
//下面开始NDEF文本数据第二个字节，语言编码
//获得语言编码
String languageCode = new String(payload, 1, languageCodeLength, "US-ASCII");
//下面开始NDEF文本数据后面的字节，解析出文本
String textRecord = new String(payload, languageCodeLength + 1,
payload.length - languageCodeLength - 1, textEncoding);
return textRecord;
} catch (Exception e) {
throw new IllegalArgumentException();
}
}

MifareClassic格式标签读写

MifareClassic格式标签数据结构





第一扇区的第一块一般用于制造商占用块

0-15个扇区：一个扇区对应4个块，所以总共有64个块，序号分别为0-63，第一个扇区对应：0-3块，第二个扇区对应：4-7块…

每个扇区的最后一个块用来存放密码或控制位，其余为数据块，一个块占用16个字节，keyA占用6字节，控制位占用4字节，keyB占用6字节。

MifareClassic标签读写常用api:

get（）：根据Tag对象来获得MifareClassic对象；

Connect（）：允许对MifareClassic标签进行IO操作；

getType()：获得MifareClassic标签的具体类型：TYPE_CLASSIC，TYPE_PLUA，TYPE_PRO，TYPE_UNKNOWN；

getSectorCount（）：获得标签总共有的扇区数量；

getBlockCount（）：获得标签总共有的的块数量；

getSize（）：获得标签的容量：SIZE_1K,SIZE_2K,SIZE_4K,SIZE_MINI

authenticateSectorWithKeyA（int SectorIndex，byte[] Key）：验证当前扇区的KeyA密码，返回值为ture或false。 常用KeyA：默认出厂密码:KEY_DEFAULT，各种用途的供货商必须配合该技术的MAD：KEY_MIFARE_APPLICATION_DIRECTORY

被格式化成NDEF格式的密码：KEY_NFC_FORUM

getBlockCountInSector(int):获得当前扇区的所包含块的数量；

sectorToBlock（int）：当前扇区的第1块的块号；

writeBlock（int，data）：将数据data写入当前块；注意：data必须刚好是16Byte，末尾不能用0填充，应该用空格

readBlock（int）：读取当前块的数据。

close（）：禁止对标签的IO操作，释放资源。

写MifareClassic格式标签数据

//写块
private void writeBlock(){
if (mTag==null){
Toast.makeText(this,"无法识别的标签！",Toast.LENGTH_SHORT);
finish();
return;
}
if (!haveMifareClissic){
Toast.makeText(this,"不支持MifareClassic",Toast.LENGTH_SHORT);
finish();
return;
}
MifareClassic mfc=MifareClassic.get(mTag);
try {
mfc.connect();//打开连接
boolean auth;
int sector=Integer.parseInt(sectorNum.getText().toString().trim());//写入的扇区
int block=Integer.parseInt(blockNum.getText().toString().trim());//写入的块区
auth=mfc.authenticateSectorWithKeyA(sector,MifareClassic.KEY_DEFAULT);//keyA验证扇区
if (auth){
mfc.writeBlock(block,"0123456789012345".getBytes());//写入数据
Toast.makeText(this,"写入成功!",Toast.LENGTH_SHORT);
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}finally {
try {
mfc.close();//关闭连接
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}

读MifareClassic格式标签数据

//读取块

b612
private void readBlock(){
if (mTag==null){
Toast.makeText(this,"无法识别的标签！",Toast.LENGTH_SHORT);
finish();
return;
}
if (!haveMifareClissic){
Toast.makeText(this,"不支持MifareClassic",Toast.LENGTH_SHORT);
finish();
return;
}
MifareClassic mfc=MifareClassic.get(mTag);
try {
mfc.connect();//打开连接
boolean auth;
int sector=Integer.parseInt(sectorNum.getText().toString().trim());//写入的扇区
int block=Integer.parseInt(blockNum.getText().toString().trim());//写入的块区
auth=mfc.authenticateSectorWithKeyA(sector,MifareClassic.KEY_DEFAULT);//keyA验证扇区
if (auth){
readData.setText(bytesToHexString(mfc.readBlock(block)));
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}finally {
try {
mfc.close();//关闭连接
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}

//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();
}

Demo