iOS11中使用CoreNFC

2017-07-21

在2017的WWDC,苹果终于发布了众多开发者期待已久的系统级框架 CoreNFC。可能你对于NFC是什么并不是很了解，简而言之，NFC（近场通信）就是当两台硬件设备相距4cm以内时可以实现互相通信。NFC在商业上的应用是把NFC芯片集成到各类卡片中，极大的加强安全性。目前 CoreNFC 只支持一种格式：NFC Data Exchange Format，简称NDEF(常被用于平板电脑和智能手机中)。

提示：接下来的教程你需要Xcode9 beta,同时你也需要一部iPhone7或者iPhone 7 Plus运行iOS 11系统来验证本教程中的一些新特性。Xcode9 beta可以同时支持Swift 3.2和Swift 4.0,本教程的代码都将使用Swift 4.0来编写。只是在项目中导入CoreNFC是无法构建或者编译一个App的,必须在物理设备上才可以运行。同时你还需要一个已经付费的开发者账号才可以。

什么是CoreNFC

通过NFC，你可以阅读到包括NFC数据交换格式（NDEF）数据中的1到5类的近场通讯标签。读取标签，你的App创建了一个NFC数据交换格式的reader session并且提供了一个 delegate 。正在运行的reader session 轮询 NFC 标签，并在 delegate 方法中找到包含 NDEF 消息的标签时传递消息，并将该消息传递给 delegate 。delegate可以读取消息并处理异常。

NFC谈不上“新”技术。苹果终于向开发者开放了这个 API，以便我们可以利用 NFC 识别信息。

举一个实际的例子
你经营一家商店，希望客户进入后，使用有NFC功能的手机扫描一件商品，就直接完成了所有的流程。没有任何麻烦，没有等待时间。作为一名App开发人员，在不使用NFC的情况下，还可以选择条形码或二维码，但依然比NFC麻烦很多。

说来说去NFC到底是什么？苹果虽然放开了NFC的使用权限，但苹果公司严格限制了我们的访问。这意味着CoreNFC只支持前面提到的NDEF格式。如果您打算使用CoreNFC替换您的`RFID卡,恐怕还有待时间。

准备工作

我们将用一个 demo 来展示如何使用 CoreNFC 。我们的应用程序将读取存储在 NDEF格式 卡上的信息。

为此，我使用 Arduino Uno 与 Adafruit PN532 Shield 配对，将消息编程到 NDEF 格式的样品卡上。如果您没有这些工具，或者根本不想将时间和金钱投入到这样的硬件中，请尝试找到一张带有消息的预格式化卡。在本教程中，我将不会将 NFC 格式化或将消息嵌入到 NDEF 卡中。

我们开始吧

要创建我们的项目，请打开 Xcode 9 并创建一个新的 single-view application 。然后命名您的项目，并确保选择 Swift 作为您的语言。

设计消息视图

为达到目的，我们需要制作用户界面（UI），供用户进行交互。我们先创建一个导航控制器。点击 Main.storyboard 并选择View-Controller。然后，转到status-Bar，然后单击Editor>embed in>Navigation Controller。这会在View-Controller的顶部创建一个导航栏。您可以选择一个合适的标题。我起的标题为 Message in a Bottle。

接下来，拖动UIButton并将其放在 View-Controller 的底部。将按钮的文本更改为扫描，并根据需要进行初始化。添加扫描按钮后，利用UILabel添加背景标题。

现在我们的应用应该是这样的：

设置扫描和消息

现在我们已经做好了基础设置，接下来我们将为按钮和标签通过拖线设置属性，并为按钮设置点击行为。

代码如下：

import UIKit

class ViewController: UIViewController {

    @IBOutlet weak var messageLabel: UILabel!

    override func viewDidLoad() {
        super.viewDidLoad()
        // Do any additional setup after loading the view, typically from a nib.
    }

    override func didReceiveMemoryWarning() {
        super.didReceiveMemoryWarning()
        // Dispose of any resources that can be recreated.
    }

    @IBAction func scanPressed(_ sender: Any) {
        // this is our newly created IBAction
    }

}

设置应用程序权限和隐私

接下来，在我们真正开始研究我们的 NFC 实现之前，我们需要设置我们的应用权限。

注意：您必须非常仔细地关注此部分，否则您的应用配置将无法正常工作。此外，您将需要付费的开发者帐户。

App ID

首先，请转到 developer.apple.com 登录您的帐户，一旦您进入 account 面板，请转到 Certificates , Identifiers & Profiles 标签页。在Identifiers下，单击App IDs。然后点击 （+）注册一个新的App ID。App ID说明应简单（例如NFC）。
填入 Explicit App ID 和 Bundle ID 。必须与您在 Xcode 项目中使用的Bundle ID 完全一致，就是com.YOURDOMAIN.Message-in-a-Bottle。一旦你把你的Bundle ID放入，向下滚动并检测服务列表。点击下一步，确保您的确认页面与我的相似：

Provisioning Profiles

完成设置后，我们需要为此应用程序创建一个新的配置文件。转到 Provisioning Profiles 选项卡，然后单击 all。然后，单击（+）创建一个新的配置文件。选择iOS Development，继续选择 App ID的名称（我的是NFC），继续选择您使用的证书，添加想要测试此应用程序的任何手机。命名新建的配置文件，我们就生成了一个新的有效的配置文件。

此处解释一下什么是 配置文件 ？ 配置文件 要验证在所选设备上运行的特定的应用。这样，您可以确认在设备上运行的应用程序可追溯出处并确保安全。
所以我们也需要为我们的 App 选择特定的 配置文件 。为此，请返回 Xcode > build setting > 禁用 Automatically manage signing 。对于 Debug和 Release，选择下拉菜单并选择 Download profile。找到对应的相关配置文件，前期准备工作就完成了！

App Entitlements

然而，Xcode 团队尚未启用 CoreNFC 的自动授权。现在，下载此预构建的授权文件，并将文件位置放在 Project> build setting > Code Signing Entitlement 的文本框中。

我们预计苹果将在不久的将来更新此功能，但现在这个步骤不可避免。所以如果发布了一个新的测试版本，可以回到这个教程重新测试。

App Privacy

打开 Info.plist 并右键单击以添加一行。在 Key 列中，打开下拉菜单并选择 Privacy - NFC Scan Usage Description。在 value 中设置自定义的提示信息。我们对 plist 文件的更新允许我们的 App 获取访问 NFC 的必要权限。

实现CoreNFC

接下来让我们来看看有趣的部分！我们将继续向 ViewController.swift 添加几行代码。但在我们写代码之前，需要提一下一个让我调试了几个小时的问题。

目前 CoreNFC 框架尚未编译进 iOS 模拟器。这意味着如果你尝试import CoreNFC 你会得到一个错误，说没有 CoreNFC 模块。简单的修复方法就是主动选择您的 iPhone 或通用设备。


import UIKit
import CoreNFC 

class ViewController: UIViewController, NFCNDEFReaderSessionDelegate { 

    @IBOutlet weak var messageLabel: UILabel!
    var nfcSession: NFCNDEFReaderSession?

    override func viewDidLoad() {
        super.viewDidLoad()
        // Do any additional setup after loading the view, typically from a nib.
    }

    override func didReceiveMemoryWarning() {
        super.didReceiveMemoryWarning()
        // Dispose of any resources that can be recreated.
    }

    @IBAction func scanPressed(_ sender: Any) {

    }

    func readerSession(_ session: NFCNDEFReaderSession, didInvalidateWithError error: Error) {
        print("The session was invalidated: \(error.localizedDescription)")
    }

    func readerSession(_ session: NFCNDEFReaderSession, didDetectNDEFs messages: [NFCNDEFMessage]) {
        // Parse the card's information
    }

我们只需要再添加两行代码就可以启动 NFC reader 。更新我们之前创建的 scanPressed 方法来调用NFCNDEFReaderSession初始化器。

@IBAction func scanPressed(_ sender: Any) {

    nfcSession = NFCNDEFReaderSession.init(delegate: self, queue: nil, invalidateAfterFirstRead: true)
    nfcSession?.begin()
}

如果您的程序在运行时出现 Session is invalidated unexpectedly 错误，请返回并再次检查 设置权限和隐私 部分。

解析消息记录

首先，我们来看看 func readerSession(_ session: NFCNDEFReaderSession, didDetectNDEFs messages: [NFCNDEFMessage])

我们可以通过打印messages 的第一个元素来认识它。

( 
    // Payload one (There's only one payload in this card)
    "TNF=1, /* Type Name Format */
    Payload Type=<55>,
    Payload ID=<>,
    Payload=<0048656c 6c6f21>" /* What we're really interested in */
)

`messages` 是一个 存储`NFCNDEFMessages` 数据格式数组，在 `NFC` 会话无效之前，我们执行的每次扫描都有一个数组，而在我们扫描后，会话会自动失效。我们只需要关注数组中的一个对象。

messages[0] 是一个 NFCNDEFMessage，它包含一个 NFCNDEFPayload。
messages[0].records 是一个 NFCNDEFPayload 数组，因为 NDEF卡 可以包含多个 payLoad。

单一 NFCNDEFPayload 包含4项信息：

identifier
type
typeNameFormat
payload是一个 Data 类型的对象

func readerSession(_ session: NFCNDEFReaderSession, didDetectNDEFs messages: [NFCNDEFMessage]) {
    var result = ""
    for payload in messages[0].records {
        result += String.init(data: payload.payload.advanced(by: 3), encoding: .utf8)! // 1
    }

    DispatchQueue.main.async {
        self.messageLabel.text = result
    }

此处有几个问题。为什么要前进3？DispatchQueue的内容是什么？

为什么 NFC 标签总是以 enHello 或 enMessage 开头。在对 NDEF 规范和法规进行了一些研究后发现：

所有语言代码必须根据 RFC 3066 完成。语言代码不能省略。语言代码长度被编码在状态字节的六个最低有效位中。因此，通过使用值 0x3F 屏蔽状态字节很容易找到。

第3行将 payload 从 data 类型转换为可读的 string 字符串。”

关于这个问题 DispatchQueue，在readerSession 中 messageLabel 是不可访问的。所以我们要返回主线程，给 messageLabel 赋值，这也是线程间通信的一个最简单的方法。

这是最终的样式：