PN532与Android设备交互指南：NFC应用开发基础

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摘要
关键字
1. PN532模块与NFC技术概述

1.1 NFC技术简介
1.2 PN532模块的作用
1.3 NFC技术的应用领域

2. Android设备的NFC API基础

2.1 NFC技术与Android平台的融合

2.1.1 NFC功能在Android中的支持和配置
2.1.2 Android的NFC框架和API概览

2.2 读写NFC标签的基本操作

2.2.1 NFC标签结构和数据类型
2.2.2 实现NFC标签的读取操作
2.2.3 实现NFC标签的写入操作

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摘要
本文综述了NFC技术及其在Android平台的应用，包括PN532模块的交互和实战案例开发。首先介绍了PN532模块和NFC技术的基础知识，然后详细说明了Android设备中NFC API的使用和NFC标签的读写操作，包括标签结构和数据类型以及高级功能与安全特性的实现。接着，文章通过具体的交互实践，探讨了PN532模块与Android设备的集成和在不同应用场景下的应用，如移动支付和内容共享。最后，本文分析了NFC技术的安全性，并预测了其在物联网(IoT)和5G技术融合背景下的发展趋势，为开发者提供了深入的实践指导和未来方向展望。
关键字
NFC技术；Android NFC API；PN532模块；移动支付；内容共享；技术安全性
参考资源链接：PN532 V1.6嵌入式芯片用户手册：集成NFC通信与控制器功能详解
1. PN532模块与NFC技术概述
1.1 NFC技术简介
近场通信（NFC）是一种短距离无线通信技术，允许设备在几厘米内交换数据。NFC是无线技术中的一种，工作在13.56 MHz频率范围内，且与非接触式智能卡技术兼容，广泛应用于票务、门禁、支付以及数据传输等场景。
1.2 PN532模块的作用
PN532是一款NXP公司推出的高集成度的NFC读写器模块，它能够处理几乎所有的NFC协议，并且支持各种卡片和标签。PN532模块常用于开发环境，用于实现与NFC标签、卡片或设备的交互。
1.3 NFC技术的应用领域
NFC技术的应用领域非常广泛，包括但不限于移动支付、身份验证、智能家电控制、信息共享、交通系统、医疗健康监测等。NFC技术的便捷性以及在数据传输方面的高效性，使得其在物联网（IoT）领域中扮演着重要角色。
2. Android设备的NFC API基础
2.1 NFC技术与Android平台的融合
2.1.1 NFC功能在Android中的支持和配置
NFC（Near Field Communication，近场通信）是一种允许设备之间进行短距离无线通信的技术。Android平台对NFC的支持始于Android 2.3（Gingerbread），此后每一代Android系统都在NFC功能的可用性和易用性上进行了改进。
对于Android开发者来说，启用NFC功能并不复杂。首先，需要在设备上打开NFC功能。开发者可以在AndroidManifest.xml文件中声明对NFC功能的使用权限：
<uses-permission android:name="android.permission.NFC" />登录后复制
如果应用还打算写入NFC标签，那么还需要获取写入标签的权限：
<uses-permission android:name="android.permission.WRITE_NFC_SERVICE" />登录后复制
对于Android 6.0（Marshmallow）以上版本，除了在Manifest中声明权限外，还需要在应用运行时动态请求权限。
在代码中，可以通过调用NfcAdapter类的方法来检查和启用NFC硬件：
NfcAdapter nfcAdapter = NfcAdapter.getDefaultAdapter(this);if (nfcAdapter == null) { // 设备不支持NFC功能} else if (!nfcAdapter.isEnabled()) { // NFC功能未开启，提示用户开启}登录后复制
一旦NFC功能被启用，应用就可以通过注册广播接收器来监听NFC标签的接近。这需要在Manifest文件中声明相应的intent-filter或者在代码中动态注册。
2.1.2 Android的NFC框架和API概览
Android的NFC框架为开发者提供了多个API来处理NFC事件，这些事件包括检测NFC标签、读写数据等。核心的类包括：

NfcAdapter: 用于表示NFC硬件适配器的主类，负责处理NFC事件的注册和接收。
Tag: 代表一个被检测到的NFC标签。
Intent: 用于在NFC标签和Android应用之间传递数据。
NdefMessage 和 NdefRecord: 用于处理NFC数据交换格式（NDEF）消息和记录。

在开发NFC应用时，通常需要处理以下类型的Intent：

ACTION_NDEF_DISCOVERED
ACTION_TAG_DISCOVERED
ACTION_TECH_DISCOVERED

这些Intent会在NFC标签被检测到时触发。开发者可以使用NfcAdapter的enableForegroundDispatch方法使得应用在前台优先接收NFC事件。
开发者需要根据应用的具体需求来处理上述事件，并执行相应的操作。比如，如果应用的目标是读取NFC标签，那么需要处理ACTION_NDEF_DISCOVERED，从中提取出NdefMessage和NdefRecord，然后解析记录中的数据。
2.2 读写NFC标签的基本操作
2.2.1 NFC标签结构和数据类型
NFC标签是由不同的NDEF（NFC Data Exchange Format）记录组成的，每条NDEF记录可以包含不同类型的数据。常见的数据类型包括：

NFC文本记录（TNF_WELL_KNOWN, RTD_TEXT）
NFC URI记录（TNF_WELL_KNOWN, RTD_URI）
NFC MIME记录（TNF_MIME_MEDIA）

NFC标签的数据结构遵循NDEF标准，每个NDEF记录都包含：

记录类型（Type Length）
记录ID（Identifier Length）
负载（Payload Length）
记录类型名称（Type）
负载数据（Payload）

2.2.2 实现NFC标签的读取操作
在Android应用中，读取NFC标签通常涉及到以下步骤：

检测NFC功能是否可用。
请求开启NFC功能（如果未开启）。
注册一个Broadcast Receiver来接收NFC标签事件。
当NFC标签被检测到时，解析Intent中的NdefMessage和NdefRecord。

以下是一个处理NDEF消息并读取其中文本记录的示例代码：
private void readNDEFMessage(Intent intent) { Parcelable[] rawMessages = intent.getParcelableArrayExtra(NfcAdapter.EXTRA_NDEF_MESSAGES); if (rawMessages != null && rawMessages.length > 0) { NdefMessage message = (NdefMessage) rawMessages[0]; NdefRecord[] records = message.getRecords(); for (NdefRecord ndefRecord : records) { if (ndefRecord.getTnf() == NdefRecord.TNF_WELL_KNOWN && Arrays.equals(ndefRecord.getType(), NdefRecord.RTD_TEXT)) { try { String text = readTextFromNFCRecord(ndefRecord); // 更新UI显示读取到的数据 } catch (UnsupportedEncodingException e) { Log.e("NFC", "Unsupported Encoding", e); } } } }}登录后复制
2.2.3 实现NFC标签的写入操作
写入NFC标签的步骤类似于读取操作，只是需要通过NdefMessage创建新的数据记录，并将这个消息写入NFC标签。以下是写入文本记录到NFC标签的示例：
private boolean writeTextToTag(Tag tag, String text) { try { NdefRecord record = createTextRecord("en", text); NdefMessage message = new NdefMessage(new NdefRecord[]{record}); Ndef ndef = Ndef.get(tag); if (ndef != null) { ndef.connect(); if (ndef.isWritable()) { ndef.writeNdefMessage(message); return true; } else { // NFC标签不可写 } } else { // 获取Ndef失败或NFC标签不支持NDEF } } catch (IO登录后复制