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什么是 NFC

近距离无线通信（英语：Near-field communication，NFC），又简称近距离通信或近场通信，是一套通信协议，让两个电子设备（其中一个通常是移动设备，例如智能手机）在相距几厘米之内进行通信。

近场通信技术由非接触式射频识别（RFID）演变而来，由飞利浦半导体（现恩智浦半导体，缩写 NXP）、诺基亚和索尼共同于2004年研制开发，其基础是RFID及互连技术。近场通信是一种短距高频的无线电技术，在13.56MHz频率运行于20厘米距离内。其传输速度有106 Kbit/秒、212 Kbit/秒或者424 Kbit/秒三种。

NFC 其实在刚诞生的时候我就一直在关注，但是不仅仅应用少，而且搭载的设备也少，甚至小米还出现过前一代搭载 NFC 后一代却不搭载的神奇情况。除此之外，使用起来也是特别复杂，想当初，要用 NFC 去实现刷公交卡，你需要去换一个特殊的 SIM 卡才能够支持（当初不理解，现在想来大概率是因为安全问题）。

在现在，随着安卓厂商的不懈努力，现在不论是应用还是设备的安装率都已经逐渐普及开来。从最初 NFC 也就能在支付宝中扫银行卡快速输入卡号，到现在的公交刷卡、X Pay，甚至传输文件，华为甚至给这个东西换了个名字叫做一碰系统（率感无语）。

除此之外，还能推进智能化的发展。比如以后家庭中加入了一个新设备，那么不再需要繁杂的联网过程，直接扫一下机器身上的 NFC 识别码就可以直接将设备加入到家庭网络中。或者说华为路由器上的一碰连接 Wifi 我觉得就是一个极好的应用。当家里来客人的时候，就不再需要一个人一个人的输入密码了。

NFC 技术一览

运行模式

NFC 现在主要有三种运行模式，分别是卡模拟模式（Card Emulation Mode）、主机模拟模式（Host Emulation Mode）、读卡写卡模式（Reader/Writer Mode）、P2P 模式（P2P Mode）

卡模拟模式

• NFC手机可以模拟成为一张非接触卡，通过 POS 机（非接触读卡器）的 RF 来供电，即使 NFC 手机没电也可以工作。

• 现在很常见的比如 Apple Pay，BYD NFC 钥匙，都是能够实现在断电情况下的刷卡

主机模拟模式

• 该模式与卡模拟模式很类似，只不过卡模拟无需供电或者说无需 App 的参与就可以完成，但是主机模拟模式是不行的，他是通过将所有的消息转发给应用，由应用去决定该模拟什么内容，也就说该返回什么内容

• 现阶段很多支付钱包，比如云闪付、京东闪付等等都是通过该模式实现的。

读卡写卡模式

• NFC手机可以通过触碰NFC标签（Tag），从中读取非接触标签中的内容，采集数据并发送到对应的应用进行处理。

• 最常见的应用其实就是华为的一碰系列，除此之外，支付宝支持直接读取信用卡、储蓄卡的卡号。

P2P 模式

• 两个NFC设备可以近距离内互相连接，直接传递数据，实现点对点数据传输。

• 例如协助快速建立蓝牙连接、交换手机名片和数据通信等。

• 最常见的是手机互传、Android Beam。

协议标准类型

因为 NFC 的发展过程的原因，曾经出现过多个协议，甚至每家公司都有不同的协议内容。但现在主要是有一下几个协议标准：

ISO / IEC

主要定义了一下几个协议：

• ISO/IEC 18092 / ECMA-340— (NFCIP-1)

  Near Field Communication Interface and Protocol-1

• ISO/IEC 21481 / ECMA-352— (NFCIP-2)

  Near Field Communication Interface and Protocol-2

除此以外，还有一个协议标准很常用，是 ISO-14443 协议，其实这个协议是 RFID 的协议，和上面的唯一区别就是上面的多了一些其他模式的标准，比如点对点模式。

ISO-14443 协议有两个子类，分别是 Type-A 和 Type-B，这两个在 Android 也被称为 NFC-A 和 NFC-B。

但不幸的是，这些协议也不能免费看，要花钱的

NFC Forum

NFC Forum 是一个在 2004 年创建的非盈利行业协会，其成员来自NFC生态系统的各个部分。另外我主要关注了下国内公司，比较知名的有小米、中国移动通讯。

但是你想要从该组织获取任何关于 NFC 相关的技术标准，首先你的公司要成为该组织的成员才行，因为字节根本不在该组织，所以没法从这里获得一手的信息。

不过办法也是有的，该协会的创办者 NXP 公司网站上是有相关的数据资源，后文的参考此资源。

其他

不用管.jpg

沟通协议

以 NFC-A 为例

整个 NFC 卡片其实内部就是一个有限状态机，根据当前不同的状态需要不同的操作。这个图看起来很复杂，其实主要额外包含了两个操作：

• 密码校验

  • 这个是说 NFC 卡是经过加密的，只有在密码校验通过之后，才能够进行相关的操作。

  • 有一点特殊的是，NFC 的密码长度其实是固定的，即 32 位，4 个字节。

• 防冲突

  • 之所有有这个设计，是因为在使用过程中，可能会出现同时扫描到多个 NFC 设备的情况，此时就需要通过 READY1/READY2 两个状态来选择正确的 NFC 设备进行操作。

  • 每个卡片都有一个唯一 UID，长度为 7 字节，而每次操作只能选择 4 个字节，所以不得不拆分成两个状态两步去操作。

当没有上面两个操作的时候，可以简单的执行 IDLE -> ACTIVE -> HALT 的状态流程，也就是说连接、操作（也就是读写）、关闭。

存储设计

NFC 在存储上设计了页的概念，一个页表示 4 个字节，以页为最小单位进行操作。所以 NFC 卡片的存储容量其实都是 4 的整数倍。

这里以 NTAG213 180 字节的存储结构为例

这里只需要关注两点：

• 用户数据存储的空间是从第四页开始

• 用户可存储空间其实只有 144 字节

只需要记住这两点，在开发 NFC 需求的时候，不要去修改非用户空间的数据，不要存储过长的内容。

设备准备

在有了上面的基础之后，别急你还是不能开始开发 NFC，因为你还缺少至关重要的一个东西，设备

遗憾的是，不是所有的设备都有 NFC 硬件的，也不是说有了 NFC 硬件就能用的

• 苹果设备只有升级到 iOS 13 以上才能具有开发 NFC 读卡器的能力，不能写入，除此之外，几乎没有其他的 NFC 能力可以使用。机圈也会叫做阉割版 NFC。（暂时没有能力去调研 NFC 的能力一定是需要硬件支持还是说只是软件限制）

• 安卓设备理论上可以使用几乎所有的 NFC 能力，机圈内叫全功能 NFC，包括读卡、写卡、卡模拟、P2P 等模式。但是不同的手机有着不同的操作系统的限制，所以要选择一个合适的操作系统（原生安卓、类原生安卓是最推荐的）。

所以，请准备好一台安卓手机！

NFC 卡片

在有了设备之后，还要选择正确的 NFC 卡片，因为不是任意一个 NFC 卡片都是可以用的，比如工牌、银行卡等等。这是因为 NFC 卡片是带有加密的，在操作之前必须要通过验证才能操作，所以建议去淘宝买一些可读可写无加密的 NFC 贴纸用于测试。

不过你在淘宝上买的可能是写着 NTAG213 的型号，其实这个是 NXP 出的一款设备，但是支持兼容 ISO NFC-A 协议以及 NFC Forum Type 2 协议，所以大家可以放心使用。

当然了，你也可能看到 NTAG215/NTAG216，这两个都没有任何区别，只是存储空间不同而已。

小程序 API

此时在有了上述的基础知识后，别急，还要了解下小程序的 API 才能更好的开发。

就目前来说，所有与 NFC 相关的操作都被封装到了 NfcAdaptar 类中，通过 tt.getNFCAdaptar() 获取 nfcAfaptar 对象。

具体的 API 参数细节请参考「飞书开放平台」

NFC 整体流程

• 注册 NFC 发现事件回调 nfcAdaptar.onDiscovered

• 开启 NFC 扫描 nfcAdaptar.startDiscovered

• NFC 卡片贴近设备

• 触发回调，通过回调可以获得 NFC 支持的协议

  • 回调参数内的 techs 字段可以用于判断当前卡片支持的协议

• 根据协议去读写 NFC 卡片内容 nfcAdaptar.getNfcA()

• 关闭 NFC 扫描，关闭事件监听 nfcAdaptar.offDiscovered / nfcAdaptar.stopDiscovered()

可以发现这个流程非常容易理解，也非常容易操作。那么接下来我们看下重头戏

读写 NFC 卡片

这里以 NFC-A 协议为主

通过 nfcAdaptar.getNfcA() 获取操作 NFC-A 卡片的操作类实例 nfca，流程如下

• 连接卡片 nfca.connect()

• 读写卡片 nfca.transceive()

• 读写完成之后关闭连接 nfca.close()

关键点来了，NFC 卡片的读写不和其他的 IO 设备类似，有专门的 read 和 write 函数。对 NFC 来说，通过给 NFC 卡片发送不同的指令来做到完成不用的操作。

这些指令都在 NTAG213 文档中有写，这里简单列一下常用的数据

比如我要读取第四页的数据，可以写如下代码

1
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4
5
6
7

nfca.transceive({
    data: new Uint8Array([0x30, 0x04]).buffer, // 必须要传入 ArrayBuffer
    success: (res) => {
        // res.data 是 ArrayBuffer，转成数组方便查看
        console.log(Array.from(new Uint8Array(res.data))
    }
})

根据协议，其实还要传 CRC:2B，也就是校验位，不过这个操作已经由 Android 去做掉了，所以就不需要传了，也不需要去了解校验算法

结语

至此，NFC 开发算是入门了，不过这里要注意不同的 NFC 卡片不同的协议会有不同的读写方式，这里要根据你们各自具体的卡片来看。而且有的还有密码保护，还需要额外再走校验的逻辑。

Refs

• NFC 简介 - CSDN

• Difference between ISO 14443 and ISO 18092, i.e. RFID vs NFC

• NTAG213 协议文档

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