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[文章]小凌派-RK2206开发板：NFC控制案例

老渔翁
2022-04-19 15:52:15
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OpenHarmonyRK2206鸿蒙开发板
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一、简介
NFC英文全称Near Field Communication，近距离无线通信。是由飞利浦公司发起，由诺基亚、索尼等著名厂商联合主推的一项无线技术。NFC由非接触式射频识别(RFID)及互联互通技术整合演变而来,在单一芯片上结合感应式读卡器、感应式卡片和点对点的功能，能在短距离内与兼容设备进行识别和数据交换。这项技术最初只是RFID技术和网络技术的简单合并，现在已经演变成一种短距离无线通信技术，发展态势相当迅速。与RFID不同的是，NFC具有双向连接和识别的特点，工作于13.56MHz频率范围，作用距离10厘米左右。NFC技术在ISO 18092、ECMA 340和ETSI TS 102 190框架下推动标准化，同时也兼容应用广泛的ISO 14443 Type-A、B以及Felica标准非接触式智能卡的基础架构。

NFC芯片装在手机上，手机就可以实现小额电子支付和读取其他NFC设备或标签的信息。NFC的短距离交互大大简化整个认证识别过程，使电子设备间互相访问更直接、更安全和更清楚。通过NFC，电脑、数码相机、手机、PDA等多个设备之间可以很方便快捷地进行无线连接，进而实现数据交换和服务。

本文基于瑞芯微RK2206芯片 + 鸿蒙LiteOS操作系统，通过i2c总线控制NFC，实现手机和开发板的互相通信功能。
            
鸿蒙开发板PNG.png
二、硬件电路设计
模块整体硬件电路如下图所示，电路中包含了NFC。电路比较简单，这边不对电路进行说明。
1.png
图1　硬件电路图

三、程序设计
NFC是一种近距离无线通讯技术，使用NFC技术的设备（如智能手机）可以在彼此靠近的情况下进行数据交换，是通过在单一芯片上集成感应式读卡器、感应式卡片和点对点通信的功能，利用移动终端实现移动支付、门禁、移动身份识别等。

与以往设备配网技术相比，NFC"碰一碰"方案可以支持NFC功能的安卓手机和iOS 13.0以上系统的iPhone使用，为消费客户提供高效便捷的智慧生活无缝体验。

1、主程序设计
如图所示为NFC碰一碰主程序流程图，开机LiteOS系统初始化后，进入主程序后先初始化I2C总线，然后控制I2C总线往NFC写入一段文本信息和一段网址信息，最后拿支持NFC功能的安卓手机或iOS 13.0以上系统的iPhone靠近小凌派-RK2206开发板，就可以识别出一段文本信息和一个网址。
                                                      
图片2.png
                                                      图　主程序流程图
  1. void nfc_process(void)
  2. {
  3.     unsigned int ret = 0;

  5.     /* 初始化NFC设备 */
  6. nfc_init();

  8.     ret = nfc_store_text(NDEFFirstPos, (uint8_t *)TEXT);
  9.     if (ret != 1) {
  10.         printf("NFC Write Text Failed: %dn", ret);
  11. }

  13.     ret = nfc_store_uri_http(NDEFLastPos, (uint8_t *)WEB);
  14.     if (ret != 1) {
  15.         printf("NFC Write Url Failed: %dn", ret);
  16.     }
  17.    
  18.     while (1) {
  19.         printf("==============NFC Example==============rn");
  20.         printf("Please use the mobile phone with NFC function close to the development board!rn");
  21.         printf("nn");
  22.         LOS_Msleep(1000);
  23.     }
  24. }
复制代码
２、NFC初始化程序设计
NFC碰一碰初始化主要包括I2C总线初始化。

  1. /* NFC使用i2c的总线ID */
  2. static unsigned int NFC_I2C_PORT = 2;

  4. /* i2c配置 */
  5. static I2cBusIo m_i2c2m0 =
  6. {
  7.     .scl =  {.gpio = GPIO0_PD6, .func = MUX_FUNC1, .type = PULL_NONE, .drv = DRIVE_KEEP, .dir = LZGPIO_DIR_KEEP, .val = LZGPIO_LEVEL_KEEP},
  8.     .sda =  {.gpio = GPIO0_PD5, .func = MUX_FUNC1, .type = PULL_NONE, .drv = DRIVE_KEEP, .dir = LZGPIO_DIR_KEEP, .val = LZGPIO_LEVEL_KEEP},
  9.     .id = FUNC_ID_I2C2,
  10.     .mode = FUNC_MODE_M0,
  11. };
  12. /* i2c的时钟频率 */
  13. static unsigned int m_i2c2_freq = 400000;

  15. unsigned int NT3HI2cInit()
  16. {
  17.     uint32_t *pGrf = (uint32_t *)0x41050000U;
  18.     uint32_t ulValue;
  19.    
  20.     ulValue = pGrf[7];
  21.     ulValue &= ~((0x7 << 8) | (0x7 << 4));
  22.     ulValue |= ((0x1 << 8) | (0x1 << 4));
  23.     pGrf[7] = ulValue | (0xFFFF << 16);
  24.     printf("%s, %d: GRF_GPIO0D_IOMUX_H(0x%x) = 0x%xn", __func__, __LINE__, &pGrf[7], pGrf[7]);
  25.    
  26.     if (I2cIoInit(m_i2c2m0) != LZ_HARDWARE_SUCCESS)
  27.     {
  28.         printf("%s, %s, %d: I2cIoInit failed!n", __FILE__, __func__, __LINE__);
  29.         return __LINE__;
  30.     }
  31.     if (LzI2cInit(NFC_I2C_PORT, m_i2c2_freq) != LZ_HARDWARE_SUCCESS)
  32.     {
  33.         printf("%s, %s, %d: LzI2cInit failed!n", __FILE__, __func__, __LINE__);
  34.         return __LINE__;
  35.     }
  36.    
  37.     return 0;
  38. }

  40. unsigned int nfc_init(void)
  41. {
  42.     unsigned int ret = 0;
  43.     uint32_t *pGrf = (uint32_t *)0x41050000U;
  44.     uint32_t ulValue;
  45.    
  46.     if (m_nfc_is_init == 1)
  47.     {
  48.         printf("%s, %s, %d: Nfc readly init!n", __FILE__, __func__, __LINE__);
  49.         return __LINE__;
  50.     }
  51.    
  52.     ret = NT3HI2cInit();
  53.     if (ret != 0)
  54.     {
  55.         printf("%s, %s, %d: NT3HI2cInit failed!n", __FILE__, __func__, __LINE__);
  56.         return __LINE__;
  57.     }
  58.    
  59.     m_nfc_is_init = 1;
  60.     return 0;
  61. }
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３、NFC写入信息程序设计
向NFC芯片写入数据，但需要写入2个记录时，第2个记录的位置需要用 NDEFLastPos 来定义；当需要写入3个记录时，第2个和第3个记录的位置分别需要用 NDEFMiddlePos 和 NDEFLastPos 来定义。
                    
图片3.png
                                                   图　NDEF协议格式图

  1.     ret = nfc_store_text(NDEFFirstPos, (uint8_t *)TEXT);
  2.     if (ret != 1) {
  3.         printf("NFC Write Text Failed: %dn", ret);
  4.     }

  6.     ret = nfc_store_uri_http(NDEFLastPos, (uint8_t *)WEB);
  7.     if (ret != 1) {
  8.         printf("NFC Write Url Failed: %dn", ret);
  9.     }
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其中，nfc_store_text()和nfc_store_uri_http()两个函数首先按照rtdText.h和rtdUri.h中RTD协议进行处理。然后与ndef.h中NT3HwriteRecord()进行记录写入。
  1. bool nfc_store_text(RecordPosEnu position, uint8_t *text)
  2. {
  3.     NDEFDataStr data;
  4.    
  5.     if (m_nfc_is_init == 0)
  6.     {
  7.         printf("%s, %s, %d: NFC is not init!n", __FILE__, __func__, __LINE__);
  8.         return 0;
  9.     }
  10.    
  11.     prepareText(&data, position, text);
  12.     return NT3HwriteRecord(&data);
  13. }

  15. bool nfc_store_uri_http(RecordPosEnu position, uint8_t *http)
  16. {
  17.     NDEFDataStr data;
  18.    
  19.     if (m_nfc_is_init == 0)
  20.     {
  21.         printf("%s, %s, %d: NFC is not init!n", __FILE__, __func__, __LINE__);
  22.         return 0;
  23.     }
  24.    
  25.     prepareUrihttp(&data, position, http);
  26.     return NT3HwriteRecord(&data);
  27. }
复制代码
NT3HwriteRecord()则负责将需要下发的信息打包成NDEF协议报文，最后由I2C总线将NDEF协议报文发送给NFC设备。
  1. bool NT3HwriteRecord(const NDEFDataStr *data)
  2. {
  3.     uint8_t recordLength = 0, mbMe;
  4.     UncompletePageStr addPage;
  5.     addPage.page = 0;
  6.    
  7.     // calculate the last used page
  8.     if (data->ndefPosition != NDEFFirstPos )
  9.     {
  10.         NT3HReadHeaderNfc(&recordLength, &mbMe);
  11.         addPage.page  = (recordLength + sizeof(NDEFHeaderStr) + 1) / NFC_PAGE_SIZE;
  12.         
  13.         //remove the NDEF_END_BYTE byte because it will overwrite by the new Record
  14.         addPage.usedBytes = (recordLength + sizeof(NDEFHeaderStr) + 1) % NFC_PAGE_SIZE - 1;
  15.     }
  16.    
  17.     // call the appropriate function and consider the pointer
  18.     // within the NFC_PAGE_SIZE that need to be used
  19.     int16_t payloadPtr = addFunct[data->ndefPosition](&addPage, data, data->ndefPosition);
  20.     if (payloadPtr == -1)
  21.     {
  22.         errNo = NT3HERROR_TYPE_NOT_SUPPORTED;
  23.         return false;
  24.     }
  25.    
  26.     return writeUserPayload(payloadPtr, data, &addPage);
  27. }
复制代码


四、编译过程
1、搭建和下载源代码
我已将OpenHarmony源代码上传到Gitee社区中，大家可以根据以下网址下载。
https://gitee.com/Lockzhiner-Electronics/lockzhiner-rk2206-openharmony3.0lts

注意：编译环境可根据以下网址来操作：https://gitee.com/Lockzhiner-Ele ... rk2206/README_zh.md

2、打开sdk下面路径的文件
/vendor/lockzhiner/rk2206/samples/b2_nfc/nfc_example.c
注意：Gitee上的NFC控制案例为通用案例，请大家根据上述的需求修改相关源代码。

3、修改编译脚本
修改 vendor/lockzhiner/rk2206/sample 路径下 BUILD.gn 文件，指定 nfc_example 参与编译。
  1. "./b2_nfc:nfc_example",
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修改 device/lockzhiner/rk2206/sdk_liteos 路径下 Makefile 文件，添加 -lnfc_example 参与编译。
  1. hardware_LIBS = -lhal_iothardware -lhardware -lnfc_example
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3、编译固件
  1. hb set -root .
  2. hb set
  3. hb build -f
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4、烧写固件
请参考Gitee网址的说明手册（“烧录打印”章节）：https://gitee.com/Lockzhiner-Ele ... ckchip/README_zh.md

五、实验结果
程序编译烧写到开发板后，按下开发板的RESET按键，通过串口软件查看日志如下：
  1. ==============NFC Example==============
  2. Please use the mobile phone with NFC function close to the development board!
  3. ==============NFC Example==============
  4. Please use the mobile phone with NFC function close to the development board!
  5. ......
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