Arduino硬件之NCF技术（近场通信技术）

Arduino硬件之NCF技术（近场通信技术）

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Android硬件之NFC技术

NFC（Near Field Communication，近场通信），是一种数据传输技术。但是，与Wi-Fi、蓝牙、红外线等技术最主要的差异就是有效距离，NFC的有效距离很短，一般不超过10厘米。

Android 2.3.1( API Level = 9 ) 开始支持NFC技术，但Android 2.x 和 3.x 对NFC的支持非常有限。而从Android 4.0 ( API Level = 14 )开始，Google 开始向NFC发力，NFC技术在Android中得到了更进一步的支持。尤其是4.1，可以利用NFC技术传递较大的数据（NFC会利用蓝牙结合进行大数据量的传输）

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NFC的工作模式：

• 读卡器模式（Reader / Writer Mode）
• 仿真卡模式（Card Emulation Mode）
• 点对点模式（P2P Mode）

读卡器模式：

读卡器模式本质上就是通过NFC设备（比如支持NFC的Android手机）从带有NFC芯片的标签，贴纸，明信片，报纸，名片等媒介读取信息，或者将数据写到这些媒介中。贴有NFC贴纸的产品在市面上很常见。

仿真卡模式：

仿真卡模式就是将支持NFC的手机或者其他电子设备当成借记卡、信用卡、公交卡、门禁卡等IC卡使用。基本原理就是将相应IC卡中的信息（支付凭证）封装成数据包存储在支持NFC的手机中。在使用时，还需要一个NFC射频器（相当于刷传统IC卡使用的刷卡器）。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，在通过一些列验证后，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。

点对点（P2P）模式：

该模式与蓝牙、红外线差不多，可以用于不同NFC设备之间进行数据交换，只是NFC的点对点模式有效距离更短（不能超过10厘米），而且传输建立速度要比红外线和蓝牙技术快很多。

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，下载音乐、交换图片、同步设备地址薄。因此，通过NFC，多个设备如数字相机，PDA，计算机，手机之间，都可以快速链接并交换资料或者服务。

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NFC、蓝牙和红外线的比较

	NFC	蓝牙	红外
网络类型	点对点	单点对多点	点对点
使用距离	≤0.1m	≤10m	≤1m
传输速度	106、212、424、868、721、115Kbps	2.1 Mbps	~1.0 Mbps
建立时间	< 0.1s	6s	0.5s
安全性	具备， 硬件实现	具备，软件实现	不具备， 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

NFC标签

不同的NFC标签之间差异很大，有的比较简单，只支持简单的读写操作，有的会将标签设计成只读变成类似光盘一样。有的比较复杂，比如有的可以通过硬件加密限制你的访问区域。

Android SDK API 主要支持NFC论坛标准，这种标准被称为NFC数据交换格式，简称NDEF（NFC Data Exchange Format ）。

NFC的三重过滤机制

在一个NFC设备读取NFC标签或另一个NFC设备中的数据之前会在0.1秒之内建立NFC连接，然后数据会自动从被读的一端流向取数据的一端。数据接收端会根据具体的数据格式和标签类型调用相应的Activity（这种行为也称为Tag Dispatch）。这些Activity都需要定义Intent Filter。这些Intent Filter中就会指定不同的过滤机制，分为3个级别。因此，也称为NFC的三重过滤机制。

三重过滤机制：

• NDEF_DISCOVERED：只过滤固定格式的NDEF数据。例如，纯文本、指定协议（http、ftp、smb等）的URI等。

• TECH_DISCOVERED：当ACTION_NDEF_DISCOVERED指定的过滤机制无法匹配Tag时，就会使用这种过滤机制进行匹配。这种过滤机制并不是通过Tag中的数据格式进行匹配的，而是根据Tag支持的数据存储格式进行匹配。因此这种过滤机制的范围更广。

• TAG_DISCOVERED：如果将NFC的过滤机制看成是if……else if……else语句的话，那么这种过滤机制相当于最后的else语句。前面两种过滤机制都失败了，系统就会利用这种过滤机制来处理。这种过滤机制用来处理未识别的Tag（数据格式不对，而且Tag支持的格式也不匹配）。

Android系统会一次匹配上述三种过滤机制，如果通过三重过滤机制仍然无法匹配Tag，就什么也不做。通常在成功匹配Tag后，Android设备会发出比较清脆的声音，而未成功匹配Tag，就会发出比较沉闷的声音。

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注意事项：

• 设置权限

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

• 限制安卓版本

<uses-sdk android:minSdkVersion="14">

• 限制安装的设备的硬件

<uses-feature android:name="android.hardware.nfc"

android:required="true" />

• Android Beam技术

对于在Android 4.1以后，NFC传递数据较大时，可以使用Android Beam 技术，此技术会通过NFC启用蓝牙，会利用蓝牙结合进行大数据量的传输。（此时的蓝牙无需匹配，直接在内层就被调用了）

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用于描述NDEF格式数据的两个重要的类

NdefMessage：描述NDEF格式的信息

NdefRecord：描述NDEF信息的一个信息段

这两个类是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。

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向NFC标签写入数据的步骤

• 获取Tag对象

Tag detectedTag = intent.getParcelableExtra(NfcAdapter.EXTRA_TAG);

• 判断NFC标签的数据类型（通过Ndef.get方法）

Ndef ndef = Ndef.get(tag);

• 写入数据

ndef.writeNdefMessage(ndefMessage);

例子：通过NFC自动启动Android应用程序

程序地址：https://github.com/sadaharusong/AutoNFC/

此例子，先获取本机中安装的所有程序，然后选择之后，需要将对应的NFC标签或者贴纸靠近手机，然后就会自动启动。

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NDEF的规范

需要与NFC标签传递数据时，需要一定的格式，也就是NDEF的各种格式规范：

在网址：http://www.nfc-forum.org/specs/spec_dashboard   中。

其中，这些规范十分常用：

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Android Beam

Android Beam的基本理念就是两部NFC设备靠近时，通过触摸一部NFC设备的屏幕，将数据推向另外一部NFC设备。PS：在传递过程中需保持较近的距离。