Funpack第二季第六期任务三基于nRF7002-DK的NFC和串口启动手机上不同的APP

一 、nRF7002-DK硬件介绍

      nRF7002-DK——用于nRF7002 Wi-Fi 6双频辅助IC的开发套件。nRF7002 DK是nRF7002 Wi-Fi 6协同IC的开发评估板如图1所示，它包含了在单板上开发所需要的所有元器件。开发板采用nRF5340多协议SoC作为主处理器，配合nRF7002 Wi-Fi协同芯片。可以同时支持低功耗蓝牙和Wi-Fi 应用的开发，并实现如 OFDMA、波束成形和目标唤醒时间等多项 Wi-Fi 6 功能。nRF7002是Nordic的Wi-Fi产品系列中的首款器件，符合802.11ax标准，可提供双频段（2.4和5GHz）连接，支持Matter中使用的全部无线协议，可以为产品中添加最新的Wi-Fi 6技术，该芯片还具有帮助保护用户数据的先进安全功能。并与Nordic现有的超低功率技术无缝结合，可延长电池使用寿命。它提供快速、可靠的连接，具有先进的安全功能，并且方便集成到各个应用当中。板上的nRF5340是支持低功耗蓝牙、蓝Mesh、NFC、Thread和Zigbee的双核蓝牙5.3 SoC，并且蓝牙测向可实现所有到达角(AoA)和出发角(AoD)的测量功能。此外，它支持低功耗蓝牙音频，2 Mbps高吞吐量、广播扩展和长距离。像蓝牙Mesh、Thread和Zigbee这样的Mesh协议可以与低功耗蓝牙同时运行，从而使智能手机能够配网、入网、配置和控制Mesh节点。还支持NFC、ANT、802.15.4和2.4 GHz专有协议。

主要特性有

 

 

图1.nRF7002-DK开发板

二、开发环境搭建

这里使用的开发环境是nRF Connect SDK2.4.1的开发环境，环境的搭建参考了官方教程，教程链接为https://developer.nordicsemi.com/nRF_Connect_SDK/doc/latest/nrf/installation.html，使用VScode和nRF Connect的插件进行开发，上手和开发指南参考了funpack活动主页提供的教程，开发环境如图2.所示。

图2.开发环境

三、任务说明

这里主要有4个任务如下

任务一：

• 使用板卡的蓝牙连接，设计一个蓝牙鼠标+键盘复合设备，按键1作为鼠标点击，按键2作为键盘输入按下时输入“eetree”字符，电脑开启大写锁定时，板卡的LED亮起

任务二：

• 使用WiFi连接功能，连接网络，并实现远程控制板卡LED和读取按键信息

任务三：

• 使用板卡的NFC功能，模拟出一个自定义功能的卡片，使用手机靠近并能读取卡片信息

任务四：

• 若您针对这个板卡有更好的创意，可自命题完成（难度不能低于以上任务）

四、软件编写

4.1NFC以及URL打开app的原理

NFC（Near Field Communication）是一种短距离、高频率（13.56 MHz）的无线通信技术，用于在设备之间进行近距离数据交换。它基于高频无线电波传输数据，并支持双向通信。

NFC 基于 RFID（Radio Frequency Identification）技术，并结合了智能卡技术。它通过在设备之间建立电磁场来传输数据，通常工作距离在几厘米内。

NFC 主要有三种工作模式：

1. 读写器/写入器模式（Reader/Writer Mode）：设备（如智能手机）作为读写器或写入器，可以与被动标签（如 NFC 标签或智能卡）进行通信，读取或写入数据。

2. 卡模拟模式（Card Emulation Mode）：设备可以模拟一张智能卡，使其能够与读写器进行通信。这种模式常用于移动支付或门禁卡等应用。

3. 点对点模式（Peer-to-Peer Mode）：两个 NFC 设备可以直接进行通信，实现数据交换。这种模式常用于文件传输、无线支付等应用。

NFC 使用可感测的距离非常近，这有助于确保通信安全性。它可以支持多种标准数据格式，如 NDEF（NFC Data Exchange Format），这使得 NFC 设备可以与各种标签、卡和其他 NFC 设备进行兼容交互。

NFC 在很多应用领域都有广泛的应用，如移动支付、门禁系统、电子票务、智能标签等。由于其易用性、便利性和安全性，NFC 技术正在成为越来越普遍和受欢迎的无线通信技术。

本项目主要使用的NFC的卡模拟功能，开发板通过卡模拟功能向手机的NFC模块发送URL消息。

URL Scheme是一种页面内跳转协议，是一种非常好的实现机制，通过定义自己的scheme协议，可以非常方便跳转app中的各个页面；通过scheme协议，服务器可以定制化告诉App跳转那个页面，可以通过通知栏消息定制化跳转页面，可以通过H5页面跳转页面等。

URL Scheme应用场景：
客户端应用可以向操作系统注册一个 URL scheme，该 scheme 用于从浏览器或其他应用中启动本应用。通过指定的 URL 字段，可以让应用在被调起后直接打开某些特定页面，比如商品详情页、活动详情页等等。也可以执行某些指定动作，如完成支付等。也可以在应用内通过 html 页来直接调用显示 app 内的某个页面。综上URL Scheme使用场景大致分以下几种：

1.服务器下发跳转路径，客户端根据服务器下发跳转路径跳转相应的页面
2.H5页面点击锚点，根据锚点具体跳转路径APP端跳转具体的页面
3.APP端收到服务器端下发的PUSH通知栏消息，根据消息的点击跳转路径跳转相关页面
4.APP根据URL跳转到另外一个APP指定页面

这本项目使用的发现和分享 Siri 捷径、快捷指令 | 捷径社区 (sharecuts.cn)提供的一些URL如图4所示。本项目网易云使用的URL是orpheus://song/SONG_ID，这里的SONG_ID可以通过手机分享歌曲的链接中获取到，

本项目只添加了3个app的URL链接（网易云音乐，抖音，B站），后期可以根据需求进行添加。

   

图4.打开网易云音乐的URL

 

4.2程序部分

      程序部分使用了nRF7002-DK的NFC模块，和LED模块，串口模块，程序流程图如图5所示。主程序首先进行LED，NFC模块，串口模块初始化，通过串口循环读取用户要打开的app名称，之后对URL消息进行编码，加载到NFC模块，之后启动NFC卡模拟程序循环发送URL信息与，最后通过回调函数nfc_callback()对通信的成功或失败进行处理，每一段代码所实现的功能在注释中有详细说明。

 

 

 

 

图5.程序流程图

LED，串口，NFC模块初始化程序下所示

///UART模块
/* change this to any other UART peripheral if desired */
#define UART_DEVICE_NODE DT_CHOSEN(zephyr_shell_uart)

#define MSG_SIZE 32

/* queue to store up to 10 messages (aligned to 4-byte boundary) */
K_MSGQ_DEFINE(uart_msgq, MSG_SIZE, 10, 4);

static const struct device *const uart_dev = DEVICE_DT_GET(UART_DEVICE_NODE);

/* receive buffer used in UART ISR callback */
static char rx_buf[MSG_SIZE];
static int rx_buf_pos;
/*
 * Read characters from UART until line end is detected. Afterwards push the
 * data to the message queue.
 */
void serial_cb(const struct device *dev, void *user_data)
{
	uint8_t c;

	if (!uart_irq_update(uart_dev)) {
		return;
	}

	if (!uart_irq_rx_ready(uart_dev)) {
		return;
	}

	/* read until FIFO empty */
	while (uart_fifo_read(uart_dev, &c, 1) == 1) {
		if ((c == '\n' || c == '\r') && rx_buf_pos > 0) {
			/* terminate string */
			rx_buf[rx_buf_pos] = '\0';

			/* if queue is full, message is silently dropped */
			k_msgq_put(&uart_msgq, &rx_buf, K_NO_WAIT);

			/* reset the buffer (it was copied to the msgq) */
			rx_buf_pos = 0;
		} else if (rx_buf_pos < (sizeof(rx_buf) - 1)) {
			rx_buf[rx_buf_pos++] = c;
		}
		/* else: characters beyond buffer size are dropped */
	}
}

/*
 * Print a null-terminated string character by character to the UART interface
 */
void print_uart(char *buf)
{
	int msg_len = strlen(buf);

	for (int i = 0; i < msg_len; i++) {
		uart_poll_out(uart_dev, buf[i]);
	}
}

///NFC模块
#define NDEF_MSG_BUF_SIZE	256//最大消息长度
#define NFC_FIELD_LED		DK_LED1//LED模块的引脚
//打开安卓app用到的app包名
static const uint8_t android_pkg_name[] = {
	't', 'v', '.', 'd', 'a', 'n', 'm', 'a','k','u','b','i','l','i'};
//tv.danmaku.bili

//打开苹果手机app用到的URL这里是网易云音乐app的URL 191171是歌曲的id
static const uint8_t universal_link[] = {
	'o','r','p','h','e','u','s',':','/','/','s','o','n','g','/','1','9','1','1','7','1'
	};
static const uint8_t universal_link_1[] = {
	'w','e','i','x','i','n',':','/','/'
	//weixin://
	//bilibili://
	};
static const uint8_t universal_link_2[] = {
	'b','i','l','i','b','i','l','i',':','/','/'
	//weixin://
	//bilibili://
	};
/** .. include_endpoint_pkg_def_launchapp_rst */

/* Buffer used to hold an NFC NDEF message. */
static uint8_t ndef_msg_buf[NDEF_MSG_BUF_SIZE];

//nfc的回调函数，成功发送消息到手机后会执行，led闪烁
static void nfc_callback(void *context,
			 nfc_t2t_event_t event,
			 const uint8_t *data,
			 size_t data_length)
{
	ARG_UNUSED(context);
	ARG_UNUSED(data);
	ARG_UNUSED(data_length);

	switch (event) {
	case NFC_T2T_EVENT_FIELD_ON:
		dk_set_led_on(NFC_FIELD_LED);
		break;
	case NFC_T2T_EVENT_FIELD_OFF:
		dk_set_led_off(NFC_FIELD_LED);
		break;
	default:
		break;
	}
}

串口循环读取用户输入的app名称以及NFC发送相应的URL信息下如下

/* 循环读取用户输入的打开app的信息，NFC模块循环发送相应URL消息*/
	print_uart("Please enter the app you want to open\r\n");
	while(1)
	{	
		
		if(k_msgq_get(&uart_msgq, &tx_buf, K_NO_WAIT) == 0)
		{
				print_uart("Echo: ");
				print_uart("\r\n");
			if((strcmp(tx_buf,"\nweixin")==0)||(strcmp(tx_buf,"weixin")==0))
			{
				//while(1)
				 print_uart(tx_buf);
				 nfc_launchapp_msg_encode(android_pkg_name,
				       sizeof(android_pkg_name),
				       universal_link_1,
				       sizeof(universal_link_1),
				       ndef_msg_buf,
				       &len);
			}
			else if((strcmp(tx_buf,"\nwangyiyun")==0)||(strcmp(tx_buf,"wangyiyun")==0))
			{
					print_uart(tx_buf);
				     nfc_launchapp_msg_encode(android_pkg_name,
				       sizeof(android_pkg_name),
				       universal_link,
				       sizeof(universal_link),
				       ndef_msg_buf,
				       &len);

			}
			else if((strcmp(tx_buf,"\nbilibili")==0)||(strcmp(tx_buf,"bilibili")==0))
			{
					print_uart(tx_buf);
				     nfc_launchapp_msg_encode(android_pkg_name,
				       sizeof(android_pkg_name),
				       universal_link_2,
				       sizeof(universal_link_2),
				       ndef_msg_buf,
				       &len);

			}
			print_uart("\r\n");
		}
		else
		{
// NFC发送URL消息
			nfc_t2t_emulation_start();

		}


	}

五.结果与总结

5.1结果

板子连接上电脑后，打开vscode软件，把程序下载到nRF7002-DK中，把手机靠近开发板天线手机会收到消息，收到的信息如图6所示，打开通知，会跳到网易云音乐播放指定的歌曲，这里播放的是无赖如图7所示，通过串口助手输入bilibiliNFC会发送打开b站的URL，输入douyin会NFC会发送打开抖音的URL，串口输入如图8，详细演示在视频里。

 

 

 

图6.收到的NFC通知

图7.网易云播放指定歌曲

图8.串口切换发送的URL