8.2.2　NFC R/W运行模式

以支持NFC功能的智能终端为例，NFC R/W运行模式所包含的组件如图8-4^[6]所示。

图8-4　R/W运行模式组件

图8-4展示了一个包含NFC芯片的智能终端与NFC Tag交互所涉及的组件。

·左边的智能终端扮演NFC Reader角色。位于其内部的NFC芯片包含NFC Controller（NFC控制器，它可与Device Host或Secure Element安全单元交互）、Antenna（天线）和Contactless Front-End（CLF，非接触式前端，负责射频信号的调制解调等工作）三个部分。注意，图中所示的SWP等内容将在8.2.4节介绍。

·在R/W模式中，交互操作的发起方只能是NFC Reader，因此它也称为Initiator或Active Device。

·右边的NFC Tag，由于需要NFC Reader通过电磁感应为其提供电能，所以在R/W模式中，NFC Tag只能作为交互操作的Target（也称为Passive Device）。

NFC Forum定义了四种类型的Tag，分别为Type 1、Type 2、Type 3和Type 4。这四种类型NFC Tag的区别在于存储空间大小、数据传输率以及底层使用的协议。表8-1列举了它们的不同点。

NFC Forum定义了两个通用的数据结构用于NFC Device之间（包括R/W模式中的NFC Reader和NFC Tag）传递数据。这两个通用数据结构分别是NFC Data Exchange Format（NDEF）以及NFC Record。

我们先来看NFC四种不同类型的Tag有何区别，如表8-1^[7]所示。

注意　这里需要特别指出的是：虽然NFC Froum只有四种类型的Tag，但由于NFC本身源自RFID技术，二者在一些底层协议上也相互兼容，所以很多RFID Tag也能被NFC Reader识别和操作。为了书写方便，除非特别说明，本章所指的NFC Tag也包括那些和NFC相关规范兼容的RFID Tag。

虽然NFC Tag有四种不同类型（由上文可知，实际上能被NFC Reader读写的RFID Tag还远不止四种），但为了保证最大兼容性，NFC Forum建议NFC设备之间尽量使用通用数据结构NDEF和NFC Record来交换信息。

NFC R/W模式涉及的规范比较多，包括：

·NFC Reader如何与不同类型的Tag交互，这部分内容涉及非常底层的一些协议。

·NDEF和一些常用数据类型定义。

出于篇幅和实用性考虑，本书仅介绍NDEF和相关的数据类型，感兴趣的读者可自行研究NFC Reader和Tag之间的交互协议。

1.NDEF和NFC Record

（1）NDEF和NFC Record^[8][9]之间的关系

根据NFC Forum的定义，R/W模式下，NFC设备之间每一次交互的数据都会封装在一个NDEF Message中，而一个NDEF Message可以包含多个NFC Record，真正的数据则封装在NFC Record中。图8-5展示了NDEF Message和NFC Record之间的关系。

图8-5　NDEF Message和NFC Record的关系

由图8-5可知，一个NDEF Message可包含一个或多个NFC Record。在一个NDEF Message中，第一个NFC Record需设置其MB位（Message Begin）为1，表示它是该消息中第一个NFC Record，最后一个NFC Record需设置ME位（Message End）位为1，表示它是此消息中最后一个NFC Record。

图8-6　NFC Record组织结构

NFC Record本身的组织结构如图8-6所示。NFC Record分为NFC Record Header（头部信息）和Payload（数据载荷）两大部分。

Record Header中最重要的是其第一字节。该字节有6个标志信息，分别如下。

·MB（Message Begin标志）

·ME（Message End标志）

·CF（Chunk Flag标志，表示该Record是否为分片Record）

·SR（Short Record标志。如果该标志被设置，则图中的4个Payload Length字段仅需一个，这表明Payload数据长度将限制在255字节以内）

·IL（ID_LENGTH标志，它用于指明Header中是否包含ID Length和ID这两个字段）

·TNF（Type Name Format标志，用于指明Payload的类型，NFC Forum定义了一些常用的Payload类型，详情见下文分析）

其他字节如下。

·Type Length指明Record Header中Type字段的长度。

·Payload Length 3～Payload Length 0这4个字段共同指明Payload字段的长度。如果SR标志被设置，则Record Header仅包含一个Payload length字段。

·ID Length指明ID字段的长度。如图所示IL标志未设置，则ID Length和ID字段都不存在。

·Type字段表明Payload的类型，NFC Forum定义了诸如URI、MIME等类型的Type，其目的是方便不同的应用来处理不同Type的数据，例如URI类型的数据就交给浏览器来处理。

·ID需要配合URI类型的Payload一起使用，它使得一个NFC Record能通过ID来指向另外一个NFC Record。

NFC Record中，常令初学者感到困惑的是TNF字段，其作用是什么？来看下文。

（2）TNF和RTD

TNF用于描述一个NFC Record中数据（Payload）的类型，为了方便应用程序能正确解析NFC Record中的数据，NFC Forum规定了一些常用的数据类型，如表8-2所示。

目前NFC支持七种数据类型。

·Empty：表示该Record中没有数据，即相当于一个空的NFC Record。

·NFC Forum Well-Known Type：由NFC Forum定义的一些较为常用的数据类型，包括URI、TEXT等，其格式遵循NFC Forum RTD（Record Type Definition）规范。下文将详细介绍它。

·MIME：它是Multipurpose Internet Mail Extensions的缩写，遵循RFC2046规范。例如，当TNF取值为MIME时，其Type字段取值可为"text/plain"或"image/png"等。

·Absolute URI：绝对URI，遵循RFC 3986规范。例如某文件的绝对URI为"http://android.com/robots.txt"，而其相对URI则为"robots.txt"。

·NFC Forum External Type：也由NFC Forum的RTD规范定义，下文将介绍它。

·Unknown：代表Payload中的数据类型未知，它和MIME类型"application/octet-stream"有些类似，这种类型的数据由相应的应用程序来解析。

·Unchanged：这种类型的数据用于NFC Record分片。例如一个大的数据需要通过多个NFC Record来承载，除第一个NFC Record分片外，该数据对应的其他NFC Record分片都必须设置TNF为Unchanged。关于这部分内容，读者可参考NDEF规范的2.3.3节"Record Chunks"。

在TNF七大类型中，NFC Forum通过RTD规范定义了其中的WKT（Well-Known Type）和External Type两种类型。虽然RTD规范全长只有20来页，但阅读起来比较枯燥，在此，笔者总结其核心内容。

简单点说，WKT就是NFC Forum自己定义的一些常用数据类型，目前常用类型如下。

·URI Record Type：用于存储URI数据，对应Type字段取值为"U"。

·Text Record Type：用于存储文本数据，对应Type字段取值为"T"。

·Signature Record Type：用于存储数字签名数据，对应Type字段取值为"Sig"。

·Smart Poster Record Type：智能海报，用于存储与该海报相关的一些资讯信息，如图片、相关介绍等，对应Type字段取值为"Sp"。

·Generic Control Record Type：用于传递控制信息，对应Type字段取值为"Gc"。

·External Type：为第三方组织定义的类型，目前NFC Forum没有定义相关的数据类型。

提示　NFC Forum目前定义的所有WKT类型列表可参考http://www.nfc-forum.org/specs/nfc_forum_assigned_numbers_register。

掌握了上述理论知识后，下面将通过两个实例来看看NFC Record各个字段到底该如何设置。

2.NFC Record实例^[10][11]

本节这两个实例分别来自URI Record Type规范和TEXT Record Type规范。先来看URI Record Type实例。

（1）URI Record Type实例

URI Record Type属于NFC Forum Well-known Type的一种，其对应的Type字段取值为"U"。对于这种类型的NFC Record，其Payload组织结构如表8-3所示。

在URI Record Payload中，第一个字节指明URI的ID码，表8-4为NFC Forum定义的几种ID码。

了解上述信息后，我们来看"http://www.nfc.com"这样的信息该如何封装为一个NDEF消息，图8-7所示为NDEF消息各字段的取值情况。

图8-7　URI Record实例

由于该NDEF消息只包含一个NFC Record，所以这个唯一的NFC Record将设置MB和ME标志位为1。另外，由于数据量小于255字节，所以SR标志位为1。最后，该Record携带的数据属于URI类型，它为Well-Known Type的一种，所以TNF取值为0x01。

Type Length字段取值为0x01，对应的Type字段取值为"U"，代表URI Record Type。

根据本节对URI Record的介绍，这种类型Record的Payload包含ID Code和data两个部分。ID Code取值为0x01占据1字节（代表"http://www"），而data为"nfc.com"占据7字节，所以整个Payload长度为8字节，故Payload length字段取值为0x08。

当应用程序获取Payload信息后，将根据ID Code和Data的取值最终计算出对应的URI为"http://www.nfc.com"。

相信本节所述的URI Record实例能帮助读者更加直观得了解NDEF和NRC Record，下面再来看一个实例。

（2）Text Record Type实例

Text Record Type和URI Record Type类似，其Payload组织结构如表8-5所示。

图8-8　TEXT Record实例

图8-8所示为携带"Hello World"字符串信息的NDEF消息各字段的取值情况。

实例比较简单，请读者根据本节对TEXT Record知识的介绍来自行解释图8-8各个字段的取值。

至此，NFC R/W运行模式介绍完毕。在R/W模式下，对应用程序而言最重要的工作就是解析NDEF消息。NFC Forum定义了七种数据类型，其中内容比较丰富的属于NFC Forum Well Known Type。本节介绍了WKT中最简单的URI Record和TEXT Record。读者可在本节基础上自行研究其他几种数据类型。