Android Application Development of NFC Reader-Writer Mode

1. Android NFC 讀寫模式開發
Android Application Development of NFC Reader-Writer Mode
Chun-Kai Wang (王雋凱)
IDSL - Dept. of IM - NTUST

2. NFC Reader/Writer Mode
▪ Description from Android Developers:
▪ “Reader/writer mode, allowing the NFC device to read
and/or write passive NFC tags and stickers.”
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3. NFC Tags
▪ NFC Tag 用於 NFC 通訊中小資料的互動，可以儲存如 URL、手機號碼
或其他文字資訊。NFC Forum 定義了四種不同的 Tag 類型：
▪ 除了 NFC Forum 定義的 Tag 類型外，其他廠商也提供了其他自訂的私
有 Tag 類型。其中，用的最廣的是 NXP 的 MIFARE Classic Tag。
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4. Types of NFC Tag
NFC Forum Platform
NXP Specific
Platform
Type 1 Tag Type 2 Tag Type 3 Tag Type 4 Tag
Type MIFARE
Classic Tag
Compatible
Products
Broadcom
Topaz
NXP Mifare
Ultralight, NXP
Mifare
Ultralight C,
NXP NTAG203
Sony FeliCa NXP DESFire /
NXP SmartMX-
JCOP
NXP MIFARE
Classic 1k / NXP
MIFARE Classic
4k / NXP
MIFARE Classic
Mini
Memory Size 96 Bytes 48 Bytes / 144
Bytes
1, 4, 9 KB 4 KB /32 KB 768 Bytes /
3584 Bytes /
192 Bytes
Unit Price Low Low High Medium I High Low
Data Access Read/Write or
Read-Only
Read/Write or
Read-Only
Read/Write or
Read-Only
Read/Write or
Read-Only
Read/Write or
Read-only
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5. NDEF
▪ NFC Data Exchange Format
▪ NDEF 是 NFC Forum 所定義的
NFC 資料交換格式通用標準。
▪ NFC tag 中的 NDEF 資料是封
裝在一個 NDEF message 裡面。
▪ NDEF message 內部可以有一
個或多個 record。
▪ NDEF 的功能：
▪ 從 NFC Tag 讀取 NDEF 資料。
▪ 從一個 NFC 裝置傳送 NDEF 資
料到另一個 NFC 裝置。
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6. How Android handles NFC Tag
▪ NDEF Record 的第一位元組包含：
1. 3-bit TNF (Type Name Format)：決定 Type 欄位的格式。
2. Variable length type：TNF 欄位的值決定此欄位的資料格式。
3. Variable length ID：Record 的 ID 編號，通常不需要設定。
4. Variable length payload：用來儲存實際的資料，NDEF message
的資料可以分開儲存在多個 record 中。
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7. How Android handles NFC Tag (Cont.)
▪ 當 Android 裝置偵測到 NFC tag 時，開始分析從 NFC tag 中取得的資料。
▪ 利用 Tag dispatch system 透過 TNF 與 Type 兩個欄位嘗試去配對 NDEF
message 符合 MIME type 或URI：
▪ 如果配對成功，系統會封裝這些
資訊至 ACTION_NDEF_DISCOVERED
型態的 intent 物件。
▪ 如果配對不成功或是 NFC tag 不包含
NDEF data 造成無法配對，系統會再
倒給 ACTION_TECH_DISCOVERED
進行配對。
▪ 如果沒有配對成功再退給
ACTION_TAG_DISCOVERED。
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8. Supported TNFs
Type Name Format (TNF) Mapping
TNF_ABSOLUTE_URI Type 欄位資料是 URI 資料
TNF_EMPTY Android 系統會以 ACTION_TECH_DISCOVERED 的方式處理
TNF_EXTERNAL_TYPE
Type 欄位資料格式為：URN 類型的 URI。 URN被編碼放入
NDEF type欄位，符合一個字段格式：
<domain name>:<service name>
Android 系統轉譯成：
vnd.android.nfc://ext/<domain name>:<service name>。
TNF_MIME_MEDIA Type 欄位是描述 MIME 的型態
TNF_UNCHANGED
第一個 Record 為無效的
Android 系統會以 ACTION_TECH_DISCOVERED 的方式處理
TNF_UNKNOWN Android 系統會以 ACTION_TECH_DISCOVERED 的方式處理
TNF_WELL_KNOWN 設定在 type field 中的 MIME type 或 URI，是取決於 Record
Type Definition (RTD)
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9. Supported RTDs (for TNF_WELL_KNOWN)
Record Type Definition (RTD) Mapping
RTD_ALTERNATIVE_CARRIER Android 系統會以 ACTION_TECH_DISCOVERED 的方式處理
RTD_HANDOVER_CARRIER Android 系統會以 ACTION_TECH_DISCOVERED 的方式處理
RTD_HANDOVER_REQUEST Android 系統會以 ACTION_TECH_DISCOVERED 的方式處理
RTD_HANDOVER_SELECT Android 系統會以 ACTION_TECH_DISCOVERED 的方式處理
RTD_SMART_POSTER Payload 欄位是 URI
RTD_TEXT MIME 型態是 text/plain.
RTD_URI Payload 欄位是 URI
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10. Reading NDEF-formatted Tag
▪ 讀取 NFC Tag 的操作主要包含以下步驟：
if (NfcAdapter.ACTION_NDEF_DISCOVERED.equals(intent.getAction())) {
// 1. 定義 Tag 物件
Tag tag = intent.getParcelableExtra(NfcAdapter.EXTRA_TAG);
// 2. 取得 NDEF Message
// your code in here...
// 3. 解析 NDEF Message
// your code in here...
// 4. 真實資料展示和進一步操作
// your code in here...
}
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11. Getting NDEF Message from Tag
▪ Android 裝置掃描到的 NFC Tag 資料會以兩種方式儲存在 Intent ：
▪ EXTRA_TAG：表示是一個 Tag 型態的物件。
▪ EXTRA_NDEF_MESSAGES：表示是 NDEF 型態的資料。
▪ 以下程式碼先檢查接收到的 Intent 是否為 ACTION_NDEF_DISCOVERED，
然後取出 EXTRA_NDEF_MESSAGES 形式的資料。
if (NfcAdapter.ACTION_NDEF_DISCOVERED.equals(intent().getAction())) {
Parcelable[] rawMsgs =
intent.getParcelableArrayExtra(NfcAdapter.EXTRA_NDEF_MESSAGES);
if (rawMsgs != null) {
msgs = new NdefMessage[rawMsgs.length];
for (int i = 0; i < rawMsgs.length; i++) {
msgs[i] = (NdefMessage) rawMsgs[i];
}
}
}
//process the msgs array
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12. Parsing NDEF Message
▪ NDEF Message 是由一系列的 Records 所組成。
▪ Records 可以是 MIME-type media、URIs 或 RTDs (Record Type
Definitions) 類型。
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13. Sample Project - NFCDemo
▪ 關於 NFC Tag 讀取資料解析的詳
細操作方法，可以參考 Android
官方的 Sample Project。
▪ Eclipse
→ File
→ New
→ Other
→ Android
→ Android Sample Project
→ Android 4.x
→ NFCDemo
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14. Writing NDEF-formatted Tag
▪ 寫入 NFC Tag 的操作主要包含以下步驟：
if (NfcAdapter.ACTION_NDEF_DISCOVERED.equals(intent.getAction())) {
// 1. 定義 Tag 物件
Tag tag = intent.getParcelableExtra(NfcAdapter.EXTRA_TAG);
// 2. 建立 NDEF Record
// your code in here...
// 3. 建立 NDEF Message (包含一或多個 NDEF Record)
// your code in here...
// 4. 將 NDEF Message 寫入 Tag
// your code in here...
}
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15. Creating Common Types of NDEF Records
▪ 建立 TNF_ABSOLUTE_URI 型態的 Record：
▪ 建立 TNF_MIME_MEDIA 型態的 Record：
▪ 使用 createMime() 靜態建構函式：
▪ 使用 NdefRecord 建構函式：
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16. Creating Common Types of NDEF Records
▪ 建立 TNF_WELL_KNOWN 且 RTD_TEXT 型態的 Record：
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17. Creating Common Types of NDEF Records
▪ 建立 TNF_WELL_KNOWN 且 RTD_URI 型態的 Record：
▪ 使用 createUri(String) 靜態建構函式：
▪ 使用 createUri(Uri) 靜態建構函式：
▪ 使用 NdefRecord 建構函式：
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18. Creating Common Types of NDEF Records
▪ 建立 TNF_EXTERNAL_TYPE 型態的 Record：
▪ 使用 createExternal() 靜態建構函式：
▪ 使用 NdefRecord 建構函式：
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19. Creating NDEF Message
▪ 準備好 NDEF Records 之後，就可以建立 NDEF Message 將 Records 包
裝起來：
▪ 如果要在 NDEF Message 中放入多個 Records，可參考以下程式碼：
NdefMessage msg = new NdefMessage(
new NdefRecord[] { ndefRecord });
NdefRecord[] ndefRecord1 = new NdefRecord(...);
NdefRecord[] ndefRecord2 = new NdefRecord(...);
NdefRecord[] ndefRecord3 = new NdefRecord(...);
NdefMessage msg = new NdefMessage(
new NdefRecord[] { ndefRecord1, ndefRecord2, ndefRecord3 });
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20. Writing to an NDEF Tag
▪ 以下是將 NDEF Message 寫入 NDEF Tag 的簡單範例：
Ndef ndef = Ndef.get(tag);
if (ndef.isWritable()
&& ndef.getMaxSize() > ndefMessage.toByteArray().length) {
ndef.connect();
ndef.writeNdefMessage(ndefMessage);
ndef.close();
}
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21. Useful Third-Party Libraries
▪ NDEF Tools for Android
▪ NDEF object representation library (no more byte arrays!)
▪ Simple conversion to and from Android SDK low-level equivalent
▪ NFC utility library. Abstract activities for:
▪ Detecting and reading messages
▪ Writing to tags
▪ Beaming (pushing) to other devices
▪ https://code.google.com/p/ndef-tools-for-android/
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22. Thank You!