NFC Near Field Communication

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1 NFC Near Field Communication

2 NFC Near Field Communication Standard für kontaktlose Kommunikation auf Basis von RFID (radiofrequency identification) Fast Verschiedene RFID-Standards im 13,56 MHz-Bereich zusammen: ISO/IEC A/B JIS X (FeliCa) Quelle: [1] Mobile Systeme - Android

3 NFC Reader/Writer Modus Im Reader/Writer Modus kommuniziert ein NFC-Lesegerät mit einem passiven RFID-Transponder (Tag) Der Tag wird über das HF-Feld des Lesers mit Energie versorgt Mobile Systeme - Android

4 Peer-to-Peer Modus Im Peer-to-Peer Modus können zwei NFC-Lesegerät untereinander Daten austauschen Dabei kann die Kommunikation zwischen den beiden NFC-Lesegerät in zwei Modi erfolgen: Passiver Kommunikationsmodus Ein Lesegerät generiert ständig das HF-Feld (Initiator) Das andere Lesegerät antwortet wie ein Tag (Target) Aktiver Kommunikationsmodus Beide Lesegeräte generieren Abwechselnd das HF-Feld, wenn sie Daten übertragen. Im Peer-to-Peer Modus können alle Betriebsarten der Bitübertragungsschicht verwendet werden Mobile Systeme - Android

5 Peer-to-Peer Modus Mobile Systeme - Android

6 Card-Emulation-Modus Im Card-Emulation-Modus kann ein NFC-Lesegerät einen passiven RFID- Tag emulieren. Somit kann beispielsweise ein Handy mit NFC-Funktionalität die Funktion eines RFID-Tags übernehmen Mobile Systeme - Android

7 NFC-Tag Typen Um eine einheitliche Datenhaltung auf verschiedenen schon vor dem NFC-Standard existierenden passiven RFID-Tags zu garantieren, definiert der NFC-Standard vier verschiedene Tag-Typen. Für diese Typen ist definiert: Welche Befehle zum Lesen und Schreiben bestimmter Datenbereiche verwendet werden. Wie die Tags jeweils zur Verwendung mit NFC-Geräten zu formatieren sind. Welche Zugriffsrechte/Schlüssel gesetzt werden müssen/können Mobile Systeme - Android

8 NFC-Tag Typen Tag Typ RFID-Technologie Norm Speichergröße Type 1 Topaz ISO A byte Type 2 Mifare Ultra Light ISO A byte Type 3 FeliCa JIS X < 1Mb Type 4 Smardcards (APDU-basiert) ISO ISO < 512 Mb Nach: [1] S Mobile Systeme - Android

9 NDEF NFC Data Exchange Format Das NDEF NFC Data Exchange Format definiert ein einheitliches Format zum Austausch von Informationen zwischen NFC-Geräten oder zwischen NFC-Geräte und NFC-Tags. Eine NDEF Message besteht aus einem oder mehreren NDEF-Records MB = Message Begin ME = Message End CF = Chunk Flag SR = Short Record IL = ID Length not present TNF = Type Name Format NDEF Short Record Mobile Systeme - Android

10 NDEF Record Message Begin (MB): Ist im ersten Record einer NDEF-Nachricht gesetzt. Message End (ME): Ist im letzten Record einer NDEF-Nachricht gesetzt. Chunk Flag (CF): Ist gesetzt, wenn eine Nachricht im nächsten Record weitergeführt wird. Short Record (SR): Begrenzt die Größe des Feldes Payload Length auf 8 bit. ID Length not present (IL): Ist dieses Bit gesetzt, so wird das Feld ID Length und ID ausgelassen. Type Name Format (TNF): Legt die Struktur des Type Feldes fest Mobile Systeme - Android

11 TNF Field Values Type Name Format Value Empty 0x00 NFC Forum well-known type 0x01 Media-type as defined in RFC 2046 (MIME) 0x02 Absolute URI as defined in RFC x03 NFC Forum external type 0x04 Unknown 0x05 Unchanged 0x06 Reserved 0x07 NFCForum-TS-NDEF_1.0 S Mobile Systeme - Android

12 Beispiel NDEF-Nachricht Mobile Systeme - Android

13 NFC Android Android unterstützt die Verarbeitung von NFC komplett seit Version (API level 10) Hauptfunktionalitäten, welche von der API unterstützt werden sind: Auswerten der NDF-Nachrichten falls ein Tag mit einer NDEF- Nachricht gelesen wird. Schreiben von NDF-Nachrichten auf Tags Formatieren von Tags ohne Formatierung nach dem NFC-Standard Lesen von Tag mithilfe von Low-Level Funktionen (direkter Zugriff auf den jeweiligen Tag) Versenden von NDEF-Nachrichten an andere Telefone im Peer-to- Peer Modus (Android Beam) (eingeschränkt!) Mobile Systeme - Android

14 Android Geräte mit NFC-Funktionalität Goole Nexus S Google Galaxy Nexus Google Nexus 4 Google Nexus 7 Google Nexus 10 Samsung Galaxy S II plus Samsung Galaxy S III Samsung Galaxy S III mini Samsung Galaxy S4 Sony Xperia L Asus Padfone 2 HTC One Mobile Systeme - Android

15 Verwendung der NFC-API - Voraussetzungen Ein Gerät, welches eine NFC-Funktionalität besitzt. Permissions eintragen!: <uses-permission android:name = android.permission.nfc"/> Min SDK Version: 10 Optional: <uses-feature android:name="android.hardware.nfc" android:required="true /> Sorgt dafür, dass die Anwendung im Play Store nur angezeigt wird, wenn das Telefon NFC unterstützt Mobile Systeme - Android

16 Verarbeitung eines Tags Wird ein Tag vom NFC-Reader erkannt, so wird dieser vom Android Betriebssystem ausgelesen und ausgewertet. Je nachdem welcher Inhalt auf dem Tag vorhanden ist, wird ein Intent an eine Activity gesendet. Quelle: Mobile Systeme - Android

17 ACTION_NDEF_DISCOVERED Intent Enthält ein Tag eine NDEF-Nachricht, so versucht das sog. tag dispatch system eine Activity zu finden, die einen Entsprechenden Intent-Filter definiert. Definiert mehr als eine Activity einen passenden Intent-Filter, so wird dem Benutzer ein Auswahldialog präsentiert. Ein entsprechender Intent-Filter kann auch auf bestimmte Typen und den Inhalt einer NDEF-Nachricht filtern Mobile Systeme - Android

18 ACTION_TECH_DISCOVERED Intent Wird keine Activity gefunden, die einen passenden ACTION_NDEF_DISCOVERED Intent filtert, wird versucht einen ACTION_TECH_DISCOVERED Intent auszulösen. Der ACTION_TECH_DISCOVERED Intent wird auch ausgelöst, falls der Tag keine NDEF-Nachricht enthält. Eine Activity kann im Intentfilter auf bestimmte Tag-Technologien filtern. Dies sind: NfcA NfcB NfcF NfcV IsoDep Ndef NdefFormatable Optional: MifareClassic MifareUltraLight Mobile Systeme - Android

19 ACTION_TAG_DISCOVERED Intent Wird keine Activity gefunden, die einen passenden ACTION_TECH_DISCOVERED Intent filtert, wird versucht einen ACTION_TAG_DISCOVERED Intent auszulösen Mobile Systeme - Android

20 Android Application Records (AAR) Ein AAR ist ein spezieller NDEF-Record der in einer NDEF-Nachricht enthalten sein kann. In diesem ist der Package-Name der Applikation enthalten. Findet das Android-System einen solchen Records beim Auswerten eines NFC-Tags, so wird die entsprechende Anwendung gestartet. Enthält die NDEF-Nachricht, zusätzlich Daten, für die mehr als eine Activity einen Intent-Filter definiert, wird kein Auswahldialog angezeigt, sondern die im AAR definierte Anwendung gestartet Befindet sich keine dem AAR entsprechende Anwendung auf dem Gerät, so wird die Anwendung im Play-Store gesucht. public static NdefRecord NdefRecord.createApplicationRecord (String packagename); Mobile Systeme - Android

21 Handeln aller Tags durch eine Activity im Vordergrund Eine Activity kann, wenn sie im Vordergrund läuft die höchste Priorität für beliebige NFC-Intents zu bekommen, so dass kein Auswahldialog angezeigt wird, falls mehr als eine Activity einen entsprechenden Intent-Filter definiert hat. Dies kann durch die Methode: void enableforegrounddispatch( Activity activity, PendingIntent intent, IntentFilter[] filters, String[][] techlists); der NfcAdapter Klasse aktiviert werden. Diese Methode sollte in der onresume() Methode der Activity aufgerufen werden. NfcAdapter nfcadapter = NfcAdapter.getDefaultAdapter(this); Mobile Systeme - Android

22 Handeln aller Tags durch eine Activity im Vordergrund disableforegrounddispatch(activity activity) der NfcAdapter Klasse deaktiviert das Vordergrund-Handling wieder und muss in der onpause() Methode der Activity aufgerufen werden Mobile Systeme - Android

23 Handeln aller Tags durch eine Activity im Vordergrund void enableforegrounddispatch( Activity activity, PendingIntent intent, IntentFilter[] filters, String[][] techlists); Die eigene Activity (this) Array von IntentFiltern Hier kann null übergeben werden, wenn keine Filterung nach Technologien erforderlich ist. Ein PendingIntent kann eine Aufgabe (hier das Starten der eigenen Activity) an eine andere Anwendung weiterreichen. PendingIntent pendingintent = PendingIntent.getActivity(this, 0, new Intent(this, getclass()).addflags(intent.flag_activity_single_top), 0); Wenn die Activity schon gestartet ist, wird diese nicht neu gestartet sondern nur der Intent ausgeliefert Mobile Systeme - Android

24 Handeln aller Tags durch eine Activity im Vordergrund private void enableforegrounddispatch() { //Create a new Intent Filter for ACTION_TAG_DISCOVERED IntentFilter filter = new IntentFilter(NfcAdapter.ACTION_TAG_DISCOVERED); //Create an array of IntentFilters and put our new Filter in it IntentFilter[] tagfilters = new IntentFilter[] {filter}; Intent i = new Intent(this, getclass()).addflags(intent.flag_activity_single_top); PendingIntent pendintent = PendingIntent.getActivity(this, 0, i, 0); } NfcAdapter.getDefaultAdapter(this).enableForegroundDispatch(this, pendintent, tagfilters, null); Mobile Systeme - Android

25 Handeln aller Tags durch eine Activity im protected void onnewintent(intent intent) { if (NfcAdapter.ACTION_TAG_DISCOVERED.equals(intent.getAction())) { Tag tag = intent.getparcelableextra(nfcadapter.extra_tag); } } Mobile Systeme - Android

26 Aufgabe 1 Schreiben Sie ein Programm, welches eine NDEF-Nachricht mit einer URL auf einen NFC-Tag schreibt, wenn der Anwender einen Button drückt. Das Drücken des Buttons soll nur möglich sein, wenn ein geeigneter NFC-Tag erkannt wurde. Außerdem soll die URL über ein Textfeld eingegeben werden können. - Verwenden Sie enableforegrounddispatch - Tipps: - Die Klassen Ndef und NdefFormatable können für den Zugriff auf einen NDEF-Tag verwendet werden. Sie können beispielsweise mithilfe der Methode Ndef Ndef.get(Tag tag) aus einem Tag instanziiert werden. - public static NdefRecord NdefRecord.createUri (String uristring) erstellt einen neuen NdefRecord mit einer Uri Mobile Systeme - Android

27 Aufgabe 2 Ändern Sie das Programm aus der letzten Aufgabe so ab, dass auch ein Android Application Record (AAR) auf den Tag geschrieben werden kann Mobile Systeme - Android

28 NFC Intent-Filter Beispiele <intent-filter> <action android:name="android.nfc.action.ndef_discovered" /> <category android:name="android.intent.category.default" /> <data android:mimetype="text/plain" /> </intent-filter> <intent-filter> <action android:name="android.nfc.action.ndef_discovered" /> <category android:name="android.intent.category.default" /> <data android:scheme="http" android:host="developer.android.com" android:pathprefix="/index.html" /> </intent-filter> <intent-filter> <action android:name="android.nfc.action.ndef_discovered" /> <category android:name="android.intent.category.default" /> <data android:mimetype="text/plain" /> </intent-filter> Siehe: Mobile Systeme - Android

29 NFC NDEF_DISCOVERED protected void oncreate(bundle savedinstancestate) { } NdefMessage[] messages; Intent intent = getintent(); if (android.nfc.nfcadapter.action_ndef_discovered.equals(intent.getaction())) { } Parcelable[] rawmessages = intent.getparcelablearrayextra(android.nfc.nfcadapter.extra_ndef_messages); if (rawmessages!= null) { } messages = new NdefMessage[rawMessages.length]; for (int i = 0; i < rawmessages.length; i++) { } messages[i] = (NdefMessage) rawmessages[i]; NdefRecord[] records = messages[0].getrecords(); Mobile Systeme - Android

30 Aufgabe 3 Erstellen Sie eine Activity, welche einen Intent-Filter für eine Ndef-Nachricht definiert. Es soll ein Tag, der zuvor mit der Anwendung aus Aufgabe 1 beschrieben wurde erkannt und ausgewertet werden können Mobile Systeme - Android

31 Android Beam Mithilfe von Android Beam können NDEF-Nachrichten zwischen 2 Android-Geräten ausgetauscht werden. Werden zwei Android-Geräte mit eingeschalteter NFC und Android Beam Funktionalität aneinandergehalten, so erscheint die aktive Activity verkleinert auf dem Bildschirm. Klickt der Anwender diese Grafik an, so wird eine entsprechende Beam-Nachricht an das andere Gerät versendet. Den Inhalt der Nachricht bestimmt die Activity. Einschränkungen: Der Anwender muss das Versenden manuell auslösen Es ist keine weiterer Austausch zwischen den Geräten, ohne erneute Bestätigung und dass die Geräte erneut aneinandergehalten werden müssen möglich Mobile Systeme - Android

32 Android Beam statische Nachricht definieren (ab API-Level 14) NdefMessage ndefmessage = protected void oncreate(bundle savedinstancestate) { super.oncreate(savedinstancestate); NfcAdapter nfcadapter = NfcAdapter.getDefaultAdapter(this); if (nfcadapter == null) return; // NFC not available on this device nfcadapter.setndefpushmessage(ndefmessage, this); } setndefpushmessage Mobile Systeme - Android

33 Android Beam statische Nachricht definieren (bis API Level 10-13) NdefMessage ndefmessage = protected void oncreate(bundle savedinstancestate) { super.oncreate(savedinstancestate); NfcAdapter nfcadapter = NfcAdapter.getDefaultAdapter(this); if (nfcadapter == null) return; // NFC not available on this device nfcadapter.enableforegroundndefpush(this, ndefmessage); protected void onpause() { super.onpause(); nfcadapter.disableforegroundndefpush(this); } enableforegroundndefpush disableforegroundndefpush Mobile Systeme - Android

34 Android Beam dynamisch Nachrichten definieren Soll sich die Android Beam Nachricht durch z.b. Benutzereingaben ändern, so sollte die Möglichkeit des definieren eines Callbacks verwendet werden. Dies ist mit der Funktion setndefpushmessagecallback möglich. Die Activity muss das Interface NfcAdapter.CreateNdefMessageCallback implementieren. Die Methode createndefmessage(android.nfc.nfcevent) wird nun jedes mal aufgerufen, wenn eine neue NdefMessage erstellt werden soll Mobile Systeme - Android

35 Android Beam dynamisch Nachrichten definieren public class MainActivity extends Activity implements CreateNdefMessageCallback { protected void oncreate(bundle savedinstancestate) { nfcadapter.setndefpushmessagecallback(this, this); public NdefMessage createndefmessage(nfcevent event) { NdefMessage newmessage = return newmessage; } Mobile Systeme - Android

36 Android Beam Empfang der Nachrichten Der Empfang der Nachrichten geschieht mithilfe eines NDEF_DISCOVERED-Intents Mobile Systeme - Android

37 Aufgabe 4 Erstellen Sie eine Anwendung die mithilfe von Android Beam eine Textnachricht austauscht Mobile Systeme - Android

38 Mime-Type MIME (Multipurpose Internet Mail Extension) wurde als Erweiterung für E- Mail definiert, um das Übertragen beliebiger Dateien in einer zu ermöglichen. Dieser Standard definiert einen sog. MIME-Type, der den Typ einer Datei oder Nachricht angibt. Dies wurde von verschiedenen Standards übernommen z.b. HTTP. Mittlerweile sind auch die Bezeichnungen Internet Media Type oder Content-Type geläufig Mobile Systeme - Android

39 Mime-Type Aufbau Ein MIME-Type ist nach folgenden Schema aufgebaut: typ/subtyp Dabei werden Bezeichner für Typen und Subtypen von der IANA (Internet Assigned Numbers Authority) vergeben. Beispiele: text/html text/plain image/jpeg image/png Werden nicht Standardisierte Mime-Types benötigt, so sollte der Typ und Subtype mit.vnd (Vendor Specific) beginnen Mobile Systeme - Android

40 Mime-Type Weitere Informationen https://en.wikipedia.org/wiki/internet_media_type Mobile Systeme - Android

41 Literaturverzeichnis [1] Langer, J.; Roland, Michael: Anwendungen und Technik von Near Field Communication (NFC), Springer-Verlag, 2010 [2] Mobile Systeme - Android

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