Практическое применение NFC и будущее технологии

Что такое nfc?

Если верить Википедии,

NFC(Near Field Communication)

— это технология беспроводной высокочастотной связи малого радиуса действия, которая дает возможность обмена данными между устройствами, находящимися на расстоянии около 10 сантиметров.

Существует три наиболее популярных варианта использования NFC технологии в мобильных телефонах:эмуляция карт — телефон прикидывается картой, например пропуском или платежной картой;режим считывания — телефон считывает пассивную метку (Tag), например для интерактивной рекламы;режим P2P — два телефона связываются и обмениваются информацией.

Мы будем рассматривать второй способ использования, а именно чтение пассивной метки, мало того, мы также научимся записывать информацию на такие метки с помощью телефона

Smart poster, что это?

Итак, Smart Poster это особый вид NFC записи, который может содержать в себе одновременно ссылку, текстовый заголовок (на нескольких языках), графические иконки в форматах

jpeg

или

png

и даже анимированную иконку в формате mpeg.

Помимо этого могут присутсвовать еще два поля:

Action

— подсказывает телефону какое приложение и как нужно открыть для обработки uriRecord

Size

— простое целочисленное число, отображающее размер загружаемого контента по ссылке.

Что такое nfc tag?

NFC Tag

— это и есть наша пассивная метка. На картинке показан внешний вид того как она может выглядеть, то есть, как правило, это наклейка из плотной бумаги, в которую встроен микрочип и антенна из фольги. NFC теги бывают нескольких типов, от типа также зависит максимальный допустимый размер данных. Я являюсь счастливым обладателем нескольких меток Type 2, 192 байта, привезенных с

Qt Developer Days 2021

. Чтож, 192 байта не густо, но для наших экспериментов хватит.

На что еще способен nfc

Но не только возможностью онлайн-платежей за товары и услуги интересен NFC. Недавно Apple анонсировала функцию Apple Car Reys, которая позволяет создавать виртуальные ключи для автомобилей, записывать их в память, а потом посредством них можно отпирать замки или запускать двигатель, просто приложив аппарат к контактной зоне.

Такой способ отпирания выглядит безопасным и надежным. Минимизируется риск утери, а использование биометрической идентификации личности владельца позволяет свести на нет возможность несанкционированного доступа к устройству и, соответственно, внутрь автомобиля посторонних лиц.

Но и это не все, что умеет NFC. Правда, чудес эта технология не вершит. Это простой обмен данными на низкой скорости. Она плохо подходит для передачи больших файлов и для ее работы необходимо небольшое расстояние между совместимыми устройствами.

Где применяется NFC:

• наиболее популярный способ использования технологии — бесконтактная оплата одним касанием с применением платежных систем, например, таких как Google Pay, Apple Pay и Samsung Pay;
• теги и метки NFC, которые позволяют смартфону считывать и выводить на экран определенную информацию. Например, можно считать сведения с метки в супермаркете, получив информацию о составе продукта, его истории, происхождении и цене;
• целый ряд колонок и Bluetooth-наушников имеют чип NFC. Это позволяет управлять ими при помощи смартфона;
• некоторые бытовые приборы обладают поддержкой NFC. Например, эту технологию можно найти в стиральных и сушильных машинах LG. Это позволяет быстро активировать заданный цикл работы;
• обладают поддержкой NFC и ряд игровых приложений. Например, она есть New Nintendo 3DS и в платформе Amiibo от Nintendo для вызова ряда функций;
• все чаще поддержку NFC можно встретить в спортзалах, чтобы пользователь мог легко и быстро получить информацию о тренировках и тренажерах;
• на рынке начали появляться безбатарейные температурные датчики—«пластыри» с NFC и ушные термометры для мгновенного измерения температуры тела.

1 、 умный гвоздь

Умные ногти NFC представляют собой инновационную комбинацию тегов NFC и маникюра, которые еще раз освежают наше воображение об использовании тегов NFC.

Вставьте метку для ногтей NFC в ноготь и приклейте ее к пальцу, и тогда пришло время стать свидетелем чудес. Вам больше не нужно беспокоиться о том, что вы забудете свою автобусную карту, карту доступа, карту лифта, платежную карту и т. Д. Умный гвоздь NFC поможет вам выполнить все ваши задачи.

10 、 идентификация и отслеживание домашних животных

Для больниц или центров содержания домашних животных, теги домашних животных может быстро идентифицировать домашних животных и записывать их состояние здоровья и кормления, что удобно для управления домашними животными.

Для частных лиц вы можете записывать данные в тег NFC, включая имена домашних животных, медицинские записи, контактную информацию владельца и подробную информацию, чтобы предотвратить ее потерю.

15 、 начни свою игру

Метки и чипы NFC могут быть встроены во многие электронные продукты, что дает им возможность быстро подключаться и взаимодействовать и дает больше возможностей для воображения при создании некоторых игр и развлекательных продуктов. Nintendo и Sony представили NFC на игровом поле.

Nintendo представила amiibo, физическую игрушку со встроенным чипом беспроводной связи ближнего радиуса действия (NFC), который может подключаться к Wii U по беспроводной сети. Когда вы входите в режим битвы Smash, вы можете коснуться области обнаружения NFC amiibo, чтобы добавить персонажей в игру. . Может ты хочешь знать Как создать свои собственные NFC-теги amiibo?

20 、 используется для защиты от подделок

Потребителям сложно отличить поддельную продукцию от подлинной. Многие бренды теперь начинают использовать технологию защиты от подделки NFC для прикрепления Хрупкие этикетки NFC для защиты от подделокдля своей продукции.

Если ваш телефон поддерживает функцию NFC, вы можете прочитать метку NFC и узнать название продукта, спецификацию, производственную партию, дату производства, канал продаж и другую информацию.

24 、 плакат nfc

Плакат NFC также известный как интерактивный плакат NFC, часто используется в плакатах фильмов или продвижении бренда. Еще в 2021 году Estee Lauder использовала умные плакаты NFC в своей брендинговой кампании. Кроме того, Samsung также использовала интерактивные плакаты NFC в своей рекламной деятельности.

Прикоснувшись к плакату мобильным телефоном, вы сможете увидеть песни и истории, выбранные для вас компанией Samsung, на своем мобильном телефоне. Сочетание технологии NFC и традиционного плаката поражает воображение.

25 、 умное кольцо

Кольцо NFC это удобное кольцо, стильное и универсальное, маленькое и мощное. Вы можете использовать его как автобусную карту, оплачивать покупки или обеды в магазине или дистанционно открывать дверь.

Хотя эти функции могут быть выполнены с помощью карты NFC и телефона или часов с поддержкой NFC, было бы необычно, если бы вы могли сделать это с помощью всего одного звонка.

Метки NFC — очень интересный и дешевый продукт, и теперь все больше и больше смартфонов имеют функции NFC. Как энтузиаст, вы можете попробовать изучить различные способы воспроизведения тегов NFC. Как предприниматель, вы можете подумать о том, как объединить свои продукты с технологией NFC, чтобы они выделялись среди других.

26 、 тег имплантата nfc

Что может сделать метка имплантата NFC? Когда вы просыпаетесь утром и хотите включить телевизор, вам не нужно искать пульт; просто помашите телевизору, и телевизор включится автоматически. После завтрака не нужно брать с собой ключ на работу, махать рукой перед дверью, когда вы вернетесь домой, и дверь откроется для вас.

Эти странные вещи, скорее всего, станут реальностью в будущем, и все, что вам нужно сделать, это имплантировать микрочип в свое тело.

Xinyetong, ваш надежный партнер, специализирующийся на RFID уже 12 лет. Если у вас есть вопросы по продуктам RFID / NFC, свяжитесь с нами! Если вы хотите узнать, как писать теги NFC, вы можете прочитать эту статью о том, как программировать NFC. имеют теги.

5 、 полки-talking store

Будет хорошей рекламой, если полки ваших супермаркетов смогут «разговаривать». Это сделала компания Kraft Foods, которая использовала метки NFC в американских супермаркетах.

Покупатели могут получать полезный контент каждый раз, когда они сталкиваются с тегом на полке, включая специальные предложения, обучающие видео или рецепты, и делиться ими с кем-нибудь.

Кроме того, клиентам будет предложено загрузить приложение iFood Assistant от Kraft, чтобы просмотреть больше рецептов, создать списки покупок и найти ближайший магазин дома.

8 、 визитные карточки

Для людей с плохой памятью, Визитные карточки NFC подобны своевременному дождю. Вам не нужно беспокоиться о том, чтобы упустить потенциальных клиентов из-за того, что вы забыли свою визитную карточку, и вы можете избежать смущения из-за отсутствия визитной карточки, когда кто-то ее просит.

Визитная карточка NFC экологически чиста и проста в использовании. Одним касанием вы можете поделиться своей контактной информацией, названием компании, адресом веб-сайта и т. Д.

Infobanner

В случае, если при чтении/записи тега произошла ошибка, мы должны каким-то образом сообщить пользователю об этом и попросить поднести метку к телефону еще раз, для этого можно использовать элемент InfoBanner

InfoBanner{
    id: errorBanner
    timerEnabled: true
    timerShowTime: 3 * 1000
    topMargin: header.height   20
    leftMargin: 20
}

Label и textfield

Для отображения текста можно использовать компонент

Label

— это не более чем стилизованная обертка над стандартным

Text

элементом.

Label {
    id: touchLabel
.....
    font.pixelSize: 60
    text: qsTr("Touch a tag")
}

TextField — это продвинутая обертка над стандартным TextInput

TextField {
    id: textEdit
.....
    placeholderText: qsTr("Text")
    text: "yandex"
}

Listview

На главном экране мы можем наблюдать список действий которые можно выполнить, подобный список делается так:

ListView {
    id: actionList

....
    delegate: ListDelegate {
        anchors {
            left : parent.left
            leftMargin: 20
        }

        onClicked: {
            pageStack.push(Qt.resolvedUrl(model.source))
        }

        MoreIndicator {
            anchors {
                verticalCenter: parent.verticalCenter
                right: parent.right
                rightMargin: 30
            }
        }
    }

    model: ListModel {
        ListElement {
            title: "Read Tag"
            subtitle: ""
            source: "ReadPage.qml"
        }
        ......
    }
}

Элемент

ListView

является собственно самим списком, у которого есть два ключевых свойства

delegate

— делегат для отрисовки одного элемента списка и

model

— модель данных для списка.

Пакет

com.nokia.extras

содержит уже готовый компонент

ListDelegate

для создания простого делегата. Элемент

ListModel

позволяет задать простую модель данных. А

ListElement

— ни что иное как одна запись этой модели.

Nfc: настоящее и будущее технологии

Qmlregistertype

Как вы, конечно, помните после того как метка была прочтена мы испускаем сигнал содержащий объект с полученными данными. Для того чтобы этот объект стал доступен в QML мы должны зарегистрировать класс этого объекта в QML

qmlRegisterType<DataContainer>();
qmlRegisterType<UriDataContainer>();
qmlRegisterType<TextDataContainer>();
qmlRegisterType<SmartPosterDataContainer>();

Вставив этот код в

main.cpp

, мы регистрируем классы данных для всех типов имеющихся у нас данных.

Однако, запрещаем создавать подобные объекты напрямую из QML.

Setcontextproperty

Для того, чтобы наш QML код мог видеть наш класс для управления чтением и записью, мы должны сообщить декларативному движку о существовании объекта этого класса, поэтому в main.cpp мы пишем:

NfcManager *nfcManager = new NfcManager();
viewer->rootContext()->setContextProperty("NfcManager", nfcManager);

То есть мы создаем объект NfcManager и указываем движку, что мы должны иметь доступ к нему из QML.

Кстати в последнем обновлении QtSDK что-то сломали, и для того, чтобы этот код корректно заработал, надо применить workaround описанный в багтрекере.

Tnf_well_known с rtd_text (mime-тип с записью простого текста)

Создать NDEF-запись TNF_WELL_KNOWN можно следующим образом:

Kotlin

fun createTextRecord(payload: String, locale: Locale, encodeInUtf8: Boolean): NdefRecord {
    val langBytes = locale.language.toByteArray(Charset.forName("US-ASCII"))
    val utfEncoding = if (encodeInUtf8) Charset.forName("UTF-8") else Charset.forName("UTF-16")
    val textBytes = payload.toByteArray(utfEncoding)
    val utfBit: Int = if (encodeInUtf8) 0 else 1 shl 7
    val status = (utfBit   langBytes.size).toChar()
    val data = ByteArray(1   langBytes.size   textBytes.size)
    data[0] = status.toByte()
    System.arraycopy(langBytes, 0, data, 1, langBytes.size)
    System.arraycopy(textBytes, 0, data, 1   langBytes.size, textBytes.size)
    return NdefRecord(NdefRecord.TNF_WELL_KNOWN, NdefRecord.RTD_TEXT, ByteArray(0), data)
}

Java

public NdefRecord createTextRecord(String payload, Locale locale, boolean encodeInUtf8) {
    byte[] langBytes = locale.getLanguage().getBytes(Charset.forName("US-ASCII"));
    Charset utfEncoding = encodeInUtf8 ? Charset.forName("UTF-8") : Charset.forName("UTF-16");
    byte[] textBytes = payload.getBytes(utfEncoding);
    int utfBit = encodeInUtf8 ? 0 : (1 << 7);
    char status = (char) (utfBit   langBytes.length);
    byte[] data = new byte[1   langBytes.length   textBytes.length];
    data[0] = (byte) status;
    System.arraycopy(langBytes, 0, data, 1, langBytes.length);
    System.arraycopy(textBytes, 0, data, 1   langBytes.length, textBytes.length);
    NdefRecord record = new NdefRecord(NdefRecord.TNF_WELL_KNOWN,
    NdefRecord.RTD_TEXT, new byte[0], data);
    return record;
}

Intent-фильтр для такой NDEF-записи будет таким:

Toolbar

Для различных действий у мобильного приложения также может присутствовать

Toolbar

с иконками, мое приложение простое и тулбар на внутренних страницах содержит только кнопку назад

Page {
    id: readPage

.....    
    tools: ToolBarLayout {
        ToolIcon {
            iconId: "toolbar-back"

            onClicked: {
                pageStack.pop()
            }
        }
    }
.....

Для того чтобы подключить тулбар к странице его надо присвоить свойству

tools

, которое по умолчанию равно

null

Алгоритм работы nfc

У NFC, как и у RFID, при обмене есть инициатор и цель, но новая технология позволяет куда больше, чем простой обмен идентификатором и чтение или запись информации цели. Наиболее значимым различием между этими двумя технологиями является то, что у NFC целями часто являются программируемые устройства, такие как смартфоны.

У NFC устройств есть два режима взаимодействия. Если инициатор излучает радиочастотные волны, а цель за счёт инициатора получает питание, то такой режим взаимодействия называют пассивным. При активном режиме у инициатора и цели свои собственные источники питания, и они независимы друг от друга. Данные режимы совпадают с режимами RFID.

NFC устройства также имеют три способа работы. Они могут работать в режиме чтения информации с цели или записи на неё. Они могут эмулировать карты, ведя себя как RFID-метки, когда они в поле другого NFC или RFID устройства. Или они могут работать в режиме peer-to-peer (P2P), в котором они обмениваются данными сразу в обоих направлениях.

Первым главным отличием NFC от RFID является способ взаимодействия peer-to-peer, который реализован с помощью ГОСТ Р ИСО/МЭК 18092. Обмен данными P2P реализуется двумя протоколами — протоколом подуровня управления логической связью (LLCP — logical link control protocol) и простым протоколом обмена данными NDEF (SNEP — simple NDEF exchange format).

Архитектура nfc

В архитектуре NFC есть несколько уровней. Самый низкий из них — физический, который реализован ЦПУ и другим аппаратным комплексом, через который происходит взаимодействие. В середине находятся данные о пакетах и транспортный уровень, затем формат данных уровней, и в конце программное обеспечение.

На физическом уровне NFC работает по алгоритму, описанному в ГОСТ для RFID (ГОСТ Р ИСО/МЭК 14443-2-2021), где говорится о маломощных радиосигналах частотой 13,56 МГц. Затем идёт уровень, который описывает разбивку потока данных на фреймы (ГОСТ Р ИСО/МЭК 14443-3-2021).

Любые радиоконтроллеры, которые используются в телефоне, планшете или подсоединяются к компьютеру или микроконтроллеру, являются отдельными аппаратными компонентами. Они взаимодействуют с главным процессором посредством одного или нескольких стандартных последовательных протоколов между устройствами: универсальный асинхронный приёмопередатчик (UART), последовательный периферийный интерфейс (SPI), последовательная шина данных для связи интегральных схем (I2C) или универсальная последовательная шина (USB).

Над этим находится несколько протоколов команд RFID, базирующихся на двух спецификациях. NFC чтение и запись меток базируется на оригинальном RFID ГОСТ Р ИСО/МЭК 14443A. Протоколы Philips/NXP Semiconductors Mifare Classic и Mifare Ultralight и NXP DESFire совместимы с ГОСТ Р ИСО/МЭК 14443A.

Обмен данными P2P NFC базируется на ГОСТ Р ИСО/МЭК 18092. Также на этом же стандарте базируются RFID-карты и метки Sony FeliCa, которые доступны в основном в Японии. Можно читать и записывать метки, основанные на этих стандартах, и не использовать NFC.

Они изображены на рисунке выше на уровне с другими управляющими протоколами, так как они используют одинаковый стандарт.

Взаимодействие

Когда пользователь попадает на страницу для записи или чтения метки, мы должны выполнить следующий код:

Для чтения

function tagWasRead(container) {
    NfcManager.stopDetection()

    readPage.dataContainer = container
    pageStack.push(Qt.resolvedUrl("ReadResultPage.qml"), {dataContainer: readPage.dataContainer})
}

function readError(string) {
    errorBanner.text = string
    errorBanner.show()
}

Component.onCompleted: {
    NfcManager.tagReadFinished.connect(readPage.tagWasRead)
    NfcManager.accessError.connect(readPage.readError)
    NfcManager.setReadMode()
    NfcManager.startDetection()
}

Метод

Component.onCompleted

выполняется когда страница полностью создана. В этом методе мы цепляем обработчики для ошибки и для успешного результата к нашим сигналам из NfcManager (обратите внимание на синтаксис подключения С сигнала к QML слоту)

После, мы выставляем режим для чтения и сообщаем нашему менеджеру, что следует ожидать прикладывания тега.

Также обратите внимание на вызов push

pageStack.push(Qt.resolvedUrl("ReadResultPage.qml"), {dataContainer: readPage.dataContainer})

второй параметр, позволяет нам передать контейнер с данными на следущую страницу, которая просто его обработает

пример:

.....
Label {
    id: rawDataLabel

    width: parent.width

    font.pixelSize: 30
    font.family: "Courier New"
    text: readPage.dataContainer.rawHexData()
    wrapMode: Text.WrapAnywhere
}
.....

Для записи

function tagWasWritten() {
.....    
}

function writeError(string) {
.....    
}

Component.onCompleted: {
    NfcManager.tagWriteFinished.connect(writePage.tagWasWritten)
    NfcManager.accessError.connect(writePage.writeError)
    NfcManager.setWriteMode()
    NfcManager.setDataForWrite(writePage.text, writePage.uri)
    NfcManager.startDetection()
}

Очень похоже, не правда ли? Единственным отличием является вызов метода

setDataForWrite

, который передает данные для записи.

Дополнительно

Я собираюсь продолжать развивать приложение, и вероятно это не последняя публикация на тему NFC Tag.

Чтобы оставаться в курсе вы можете наблюдать за проектом на

Или подписаться на мой блог, ссылку на который можно найти в профиле.

В ближайшем будущем, я планирую разместить приложение в

, так что ищите его там.

Запись

void NfcManager::setDataForWrite(const QString &text, const QString &uri)
{
    m_textForWrite = text;
    m_uriForWrite = uri;
}

Этот метод должен вызываться перед попыткой записи для того, чтобы установить новые значения Uri и/или Text. Если его не вызвать на тег будут записаны предыдущие данные (такой подход пригодится, если нужно записать много однотипных тегов)

void NfcManager::writeTarget(QNearFieldTarget *target)
{
    if (m_textForWrite.isEmpty() && m_uriForWrite.isEmpty())
        return;

    m_cachedTarget = target;
    QNdefMessage message;

    if (!m_textForWrite.isEmpty() && !m_uriForWrite.isEmpty()) {
        NdefNfcSmartPosterRecord smartPosterRecord;
        smartPosterRecord.setTitle(m_textForWrite);
        smartPosterRecord.setUri(QUrl(m_uriForWrite));
        message.append(smartPosterRecord);
    } else if (!m_textForWrite.isEmpty()) {
        QNdefNfcTextRecord textRecord;
        textRecord.setText(m_textForWrite);
        message.append(textRecord);
    } else {
        QNdefNfcUriRecord uriRecord;
        uriRecord.setUri(QUrl(m_uriForWrite));
        message.append(uriRecord);
    }

    connect(target, SIGNAL(error(QNearFieldTarget::Error,QNearFieldTarget::RequestId)), this, SLOT(errorHandler(QNearFieldTarget::Error,QNearFieldTarget::RequestId)));
    connect(target, SIGNAL(ndefMessagesWritten()), this, SIGNAL(tagWriteFinished()));
    target->writeNdefMessages(QList<QNdefMessage>() << message);
}

Главный метод записи не сложнее чем метод чтения. В блоке условий мы просто выбираем вид записи. Если присутствует только Uri или Text, то создается соответствующий тип, если же заполнены оба поля то создается запись типа Smart Poster.

После этого мы снова подключаем обработчик ошибок. Но, обратите внимание, поскольку в бэкенде нам не нужно никакой логики обработки успешного завершения чтения, мы пробрасываем сигнал на сигнал, который в дальнейшем поймаем в QML.

Заставляем приложение перехватывать обработку nfc tags

Итак, для того чтобы начать обрабатывать теги нам потребуется объект класса

QNdefManager

NfcManager::NfcManager(QObject *parent)
    : QObject(parent), m_manager(new QNearFieldManager(this)), m_cachedTarget(0), m_mode(NfcManager::Read)
{
    connect(m_manager, SIGNAL(targetDetected(QNearFieldTarget*)), this, SLOT(targetDetected(QNearFieldTarget*)));
    connect(m_manager, SIGNAL(targetLost(QNearFieldTarget*)), this, SLOT(targetLost(QNearFieldTarget*)));
    m_manager->setTargetAccessModes(QNearFieldManager::NdefReadTargetAccess | QNearFieldManager::NdefWriteTargetAccess);
}

Создадим его в конструкторе нашего класса

NfcManager

, который мы будем использовать для работы с NFC. Нам обязательно надо подключить сигналы

targetDetectedtargetLost

этого объекта к нашим слотам, которые, собственно, и будут являться главными обработчиками события появления тега в поле зрения телефона. В третьей строке конструктора мы выставляем режим чтения и записи, чтобы мы могли не только читать, но и записывать теги.

Использование nfc

Есть множество возможностей использования NFC:

• Режим эмуляции карты позволяет использовать данную технологию для бесконтактных платежей, например Google Wallet, или для оплаты или получения билетов в общественном транспорте.
• Есть несколько мобильных приложений, которые позволяют сохранить настройки для мобильного устройства на метках и в дальнейшем использовать их для быстрого изменения каких-либо настроек мобильного устройства (переход в режим виброзвонка, включения или выключения Wi-Fi на мобильном устройстве).
• На рынке постепенно появляются устройства, поддерживающие NFC, — стереосистемы, телевизоры, которые позволяют создавать пару с телефоном или планшетом для удалённого управления.
• NFC используется в системе здравоохранения для хранения идентификатора пациента и личных записей.
• В сфере управления материально-техническими ресурсами можно использовать NDEF записи для хранения информации о месте отправления товаров, об их прохождении различных промежуточных пунктов и тому подобном.

Какой длины может быть ndef-сообщение?

Место на информацию в NDEF-записи ограниченно по размерам 2^32-1 байтами, однако можно делать цепочки записей внутри сообщения, чтобы переслать информацию большего размера. В теории нет ограничений на NDEF-сообщения, но на практике размер сообщения ограничивается возможностями устройств или меток, участвующих в обмене информацией.

Если в обмене участвуют только устройства, то длина сообщения будет ограничена вычислительной мощностью самого слабого из устройств, но стоит учесть, что устройства придётся долго держать рядом для пересылки всех данных. При взаимодействии смартфона и карты длина сообщения будет ограничена размером памяти карты.

В общем, обмен данными через NFC достаточно быстрый. Человек подносит мобильное устройство к метке, происходит краткий обмен информацией, и человек идёт дальше. Данная технология не была спроектирована для длительных обменов информацией, потому что устройства в буквальном смысле должны находится в паре сантиметров друг от друга.

Для того чтобы передать большой объем информации, устройства придётся держать друг рядом с другом длительное время, это может быть неудобным. Если нужно длительное взаимодействие между устройствами, то можно воспользоваться NFC для быстрого обмена данными о возможностях устройств и последующего включения одного из более подходящих способов передачи данных (Bluetooth, Wi-Fi и т.д.).

Перехватчик

Теперь рассмотрим описанные слоты:

void NfcManager::targetDetected(QNearFieldTarget *target)
{
    if (m_cachedTarget)
        delete m_cachedTarget;
    m_cachedTarget = target;

    if (m_mode == Read)
        readTarget(m_cachedTarget);
    if (m_mode == Write)
        writeTarget(m_cachedTarget);
}

При обнаружении тега мы на всякий случай сохраняем указатель на объект типа

QNearFieldTarget

, который является программным интерфейсом к самому тегу.

Далее идут два условия и в зависимости от режима (чтение или запись) вызывают соответствующие методы обработки. С точки зрения красивой архитектуры, это не самое лучшее решение, но я сделал это преднамеренно, чтобы не усложнять код.

void NfcManager::targetLost(QNearFieldTarget *target)
{
    m_cachedTarget = 0;
    target->deleteLater();
}

При потере тега, мы просто освобождаем занятые ресурсы.

Перспективы распространения nfc

Сама технология интересна и целый ряд компаний намерены и дальше развивать ее, находить все более широкое применение ближней бесконтактной связи. Периодически мы слышим о том, что кто-то собирается совершить NFC‑революцию. Так, уже есть наработки по оцифровке документов и быстроте доступа к удостоверениям личности.

Еще одно перспективное применение NFC — беспроводная зарядка. В мае нынешнего года уже было объявлено о том, что инженеры нашли способ заряжать устройства по беспроводу с применением технологии NFC. Правда, мощность весьма скромная — 1 Вт. И именно этот факт не позволяет говорить о том, что она в своем нынешнем виде подойдет для использования в смартфонах. Но заряжать смарт-часы или наушники — вполне.

В ноябре прошлого года Huawei представила Wi-Fi-маршрутизатор А2 с поддержкой NFC. Применение технологии бесконтактной передачи данных позволяет быстро подключать мобильник к сети Wi-Fi: достаточно активировать NFC на смартфоне и прикоснуться им к роутеру.

А еще в перспективе ожидается, что в будущем наши смартфоны станут настоящими электронными ключами, которые будут отпирать цифровые замки на основе NFC, помогут проходить турникеты и оплачивать проезд в общественном транспорте.

На данный момент лишь вопрос времени, когда и в каких еще сферах найдет свое применение технология Near Field Communication. Как вы думаете, где стоит внедрить и для чего эту технологию?

Пишем свой класс для smart poster

Ниже я расскажу как создать свой тип

NDEF

записи на примере создания типа для Smart Poster записи.

Сразу оговорюсь, что мой тип упрощен. Он не поддерживает ни Action ни Size ни даже иконки, но он позволяет одновременно хранить текст и ссылку.

Так выглядит объявление для класса нашего Smart Poster’а:

class NdefNfcSmartPosterRecord : public QNdefRecord
{
public:
    Q_DECLARE_NDEF_RECORD(NdefNfcSmartPosterRecord, QNdefRecord::NfcRtd, "Sp", QByteArray())

    void setTitle(const QString &title, const QString &locale = "en");
    void setUri(const QUrl &uri);

    QString title(const QString &locale = "en") const;
    QUrl uri() const;

    //TODO:  Add icon, action and size fields support
private:
     RecordPart readPart(int &offset) const;
};

Q_DECLARE_ISRECORDTYPE_FOR_NDEF_RECORD(NdefNfcSmartPosterRecord, QNdefRecord::NfcRtd, "Sp")

Итак, разработчики Qt Mobility уже позаботились о том, чтобы нам было проще жить, и создали два специальных макроса, которые выполняют всю самую черновую работу.

Параметрами для макросов служат: имя класса, тип записи (для Smart Poster’а это QNdefRecord::NfcRtd) и «Имя типа» — аббревиатура для распознавания в теге. А также последний параметр в Q_DECLARE_NDEF_RECORD являются данные для первоначальной инициализации данных, в нашем случае это пустой массив байт.

Теперь посмотрим на реализацию методов чтения и записи.

Простая структура для хранения разобранной части записи:

struct RecordPart {
    enum Type {
        Uri,
        Text,
        Action,
        Icon,
        Size,
        Unknown
    };

    Type type;
    QString text;
    QString locale; // For text type
    quint8 prefix; // For Uri type
    RecordPart()
        : type(Unknown), text(QString()), locale(QString()), prefix(0)
    {

    }
};

Для начала рассмотрим методы для чтения:

Структура ndef

NDEF содержит информацию о байтовом представлении сообщений, которые могут содержать несколько записей. У каждой записи есть заголовок, в котором находятся метаданные (тип, длина и т.д.), и информацию для отправки. Если вернуться к аналогии с параграфом, то параграф формируется из предложений, относящихся к одной теме, так и в NDEF-сообщениях — хорошо, когда все записи относятся к одной тематике.

NDEF-сообщения в основном короткие, каждый обмен состоит из одного сообщения, каждая метка также содержит одно сообщение. Так как обмен NFC данными происходит при касании одного устройства другим или меткой, то будет неудобно передавать в одном сообщении текст целой книги, поэтому длина NDEF-сообщения сопоставима с длиной абзаца, но не целой книги.

NDEF-запись содержит информацию для пересылки и метаданные, как эту информацию интерпретировать. Каждая запись может быть разного типа, о чем объявляется в заголовке этой записи. Также в заголовке описывается какое место занимает запись в сообщении, после заголовка следует информация.

На рисунке ниже представлена полная информация о расположении бит и байт информации в NDEF-записи. Информация для пересылки занимает большую часть записи. Тип информации уточняет, как её интерпретировать, идентификатор информации опционален и используется для пересылки большого количества записей или перекрёстного обмена данными.

Типы nfc-меток

Существует четыре типа меток, описанных NFC-форумом, все они базируются на RFID-протоколах. Это делает NFC метки частично совместимыми со многими уже существующими RFID системами (например, Mifare и FeliCa). Хотя эти более старые системы не поддерживают NDEF, они, однако, могут опознавать NFC метки, которые совместимы с ними.

Например, считыватель RFID, который предназначен для работы с метками Mifare Ultralight, может считать идентификационный номер метки NFC 2 типа, хоть и не может прочитать закодированную NDEF информацию. Есть также пятый тип, который совместим с технологией, но при этом не является частью NFC-спецификации.

Типы 1, 2 и 4 основаны на ГОСТ Р ИСО/МЭК 14443A (состоит из четырёх частей: 1, 2, 3, 4), тип 3 — на ГОСТ Р ИСО/МЭК 18092. Более подробно про каждый из типов можно прочитать под спойлером.

Читаем ndef-сообщение

Когда телефон на Android считывает NFC-метку, он сначала её обрабатывает и распознает, а затем передаёт данные о ней в соответствующее приложение для последующего создания intent. Если с NFC может работать больше одного приложения, то появится меню выбора приложения. Система распознавания определяется тремя intent, которые перечислены в порядке важности от самой высокой до низкой:

1. ACTION_NDEF_DISCOVERED: Этот intent используется для запуска аctivity, если в метке содержится NDEF-сообщение. Он имеет самый высокий приоритет, и система будет запускать его в первую очередь.
2. ACTION_TECH_DISCOVERED: Если никаких activity для intent ACTION_NDEF_DISCOVERED не зарегистрировано, то система распознавания попробует запустить приложение с этим intent. Также этот intent будет сразу запущен, если найденное NDEF-сообщение не подходит под MIME-тип или URI, или метка совсем не содержит сообщения.
3. ACTION_TAG_DISCOVERED: Этот intent будет запущен, если два предыдущих intent не сработали.

В общем случае система распознавания работает, как представлено на рисунке ниже.

Когда это возможно, запускается intent ACTION_NDEF_DISCOVERED, потому что он наиболее специфичный из трёх. Более того, с его помощью можно будет запустить ваше приложение.

Если activity запускается из-за NFC intent, то можно получить информацию с отсканированной NFC-метки из этого intent. Intent может содержать следующие дополнительные поля (зависит от типа отсканированной метки):

• EXTRA_TAG (обязательное): объект Tag, описывающий отсканированную метку.
• EXTRA_NDEF_MESSAGES (опциональное): Массив NDEF-сообщений, просчитанный с метки. Это дополнительное поле присуще только intent ACTION_NDEF_DISCOVERED.
• EXTRA_ID (опциональное): Низкоуровневый идентификатор метки.

Ниже представлен пример, проверяющий intent ACTION_NDEF_DISCOVERED и получающий NDEF-сообщения из дополнительного поля.

Kotlin

override fun onNewIntent(intent: Intent) {
    super.onNewIntent(intent)
    ...
    if (NfcAdapter.ACTION_NDEF_DISCOVERED == intent.action) {
        intent.getParcelableArrayExtra(NfcAdapter.EXTRA_NDEF_MESSAGES)?.also { rawMessages ->
            val messages: List = rawMessages.map { it as NdefMessage }
            // Обработка массива сообщений.
            ...
        }
    }
}

Java

@Override
protected void onNewIntent(Intent intent) {
    super.onNewIntent(intent);
    ...
    if (NfcAdapter.ACTION_NDEF_DISCOVERED.equals(intent.getAction())) {
        Parcelable[] rawMessages =
            intent.getParcelableArrayExtra(NfcAdapter.EXTRA_NDEF_MESSAGES);
        if (rawMessages != null) {
            NdefMessage[] messages = new NdefMessage[rawMessages.length];
            for (int i = 0; i < rawMessages.length; i  ) {
                messages[i] = (NdefMessage) rawMessages[i];
            }
            // Обработка массива сообщений.
            ...
        }
    }
}

Также объект Tag можно получить из intent, который будет содержать полезную информацию и позволит перечислить технологии метки:

Kotlin

val tag: Tag = intent.getParcelableExtra(NfcAdapter.EXTRA_TAG)

Java

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

Чтение

Теперь рассмотрим методы чтения тега:

void NfcManager::readTarget(QNearFieldTarget *target)
{
    connect(target, SIGNAL(error(QNearFieldTarget::Error,QNearFieldTarget::RequestId)), this, SLOT(errorHandler(QNearFieldTarget::Error,QNearFieldTarget::RequestId)));
    connect(target, SIGNAL(ndefMessageRead(QNdefMessage)), this, SLOT(readRecords(QNdefMessage)));
    target->readNdefMessages();

}

Чтение происходит в асинхронном режиме, поэтому в данном методе мы просто подключаем сигнал обработки ошибок и сигнал завершения чтения, который вызовется только в случае, если чтение произошло без ошибок.

После этого мы просто вызываем метод для чтения:

void NfcManager::readRecords(const QNdefMessage &message)
{
    if (message.isEmpty())
        return;

    QNdefRecord record = message.at(0); // Read only first
    readRecord(record);
}

Если чтение прошло успешно, то мы попадем в данный слот, где получим первую запись из списка присутсвующих на теге записей.

Да-да, по спецификации на теге может быть несколько записей, но как говорит документация, для

SymbianHarmattan

доступно чтение и запись только одной записи.

void NfcManager::readRecord(const QtMobility::QNdefRecord &record)
{
    DataContainer *result = 0;

    if (record.isRecordType<QNdefNfcUriRecord>()) {
        QNdefNfcUriRecord uriRecord(record);
        result = new UriDataContainer(uriRecord.payload(), uriRecord.uri().toString());
    }
    else if (record.isRecordType<QNdefNfcTextRecord>()) {
        QNdefNfcTextRecord textRecord(record);
        result = new TextDataContainer(textRecord.payload(), textRecord.text());
    }
    else if (record.isRecordType<NdefNfcSmartPosterRecord>()) {
        NdefNfcSmartPosterRecord smartPosterRecord(record);
        result = new SmartPosterDataContainer(smartPosterRecord.payload(), smartPosterRecord.uri().toString(), smartPosterRecord.title());
    }
    else {
        result = new DataContainer(record.payload());
    }

    emit tagReadFinished(result);
}

И вот, после нескольких переходов по вспомогательным методам мы добрались до самого главного метода, который превращает информацию закодированную в теги в привычные нам буквы.

На данный момент

Qt Mobility

из коробки поддерживает только два вида записей это ссылки (

Uri

) и текст (

Text

), к третьему типу —

Smart Poster

мы еще вернемся ниже.

Как можно заметить данные из записи сразу помещаются в некий новый объект, это простые объекты, которые я специально создал для облегчения передачи данных в

QML

В конце вызывается сигнал, содержащий объект с данными. В дальнейшем мы будем ловить этот сигнал в QML.

Заключение

Технология NFC добавляет многообещающую функциональность к технологии RFID. Наиболее значимое нововведение — формат обмена данными NFC (NDEF), который предоставляет возможность форматировать обычные данные в одну из четырёх технологий меток NFC. NDEF может быть использован как для обмена данными между устройством и меткой, так и для обмена между устройствами. Это делает NFC пригодным не только как способ идентификации, но и как средство обмена короткими блоками данных.

Более подробно об NFC или NDEF можно почитать в книге Tom Igoe, Don Coleman, and Brian Jepson «Beginning NFC. Near Field Communication with Arduino, Android, and PhoneGap».