Funpack2-6基于nRF7002实现NFC卡片

内容介绍

项目介绍

本项目基于nRF7002-DK，使用nRF Connect SDK v2.4.2 和Vscode插件的开发环境进行开发，实现NFC打开安卓应用并跳转到特定页面的NFC卡片功能。当使用手机靠近NFC天线时，手机便会跳转到指定的App页面并执行特定任务。

板卡介绍

nRF7002-DK是用于nRF7002 Wi-Fi 6协同IC的开发套件，该开发套件采用nRF5340多协议片上系统 (SoC) 作为nRF7002的主处理器，在单一的电路板上包含了开发工作所需的一切，可让开发人员轻松开启基于nRF7002 的物联网项目。该 DK 包括 Arduino 连接器、两个可编程按钮、一个 Wi-Fi 双频段天线和一个低功耗蓝牙天线，以及电流测量引脚。

这款DK支持低功耗 Wi-Fi 应用开发，并实现了多项 Wi-Fi 6 功能，比如 OFDMA、波束成型和 TWT。nRF7002 Wi-Fi 6配套IC为另一个主机添加了低功耗Wi-Fi 6功能，提供无缝连接和基于Wi-Fi的定位（本地Wi-Fi集线器的SSID嗅探）功能。该IC设计用于搭配Nordic现有的nRF52^®和nRF53^®系列多协议片上系统 (SoC) 和nRF91^®系列蜂窝物联网系统级封装 (SiP) 使用。nRF7002 IC 还可与非nordic主机器件搭配使用。通过SPI或QSPI与主机通信，并带有额外的共存功能，可与其他协议如蓝牙、Thread或Zigbee无缝共存。

nRF7002在Nordic的nRF Connect SDK中提供集成和支持。

板卡特性

用于nRF7002双频带Wi-Fi 6配套IC的开发套件
nRF5340 SoC主机器件
Wi-Fi 6 (IEEE 802.11 a/b/g/n/ac/ax)、蓝牙低功耗 (LE)、蓝牙网状网络、802.15.4、Thread、Zigbee^®、ANT、2.4GHz专有和NFC无线协议支持
2.4GHz、5GHz芯片和NFC天线
SWF射频连接器
SEGGER J-Link板载编程器/调试器
用户可编程LED (2x) 和按钮 (2x)
用于测量功耗的引脚
来自USB、外部或锂聚合物电池的2.9V至5.0V电源
Arduino连接器

项目设计

开发环境搭建：

1 安装工具链管理器：

下载适用于您操作系统的nRF Connect for Desktop。
安装并运行nRF Connect for Desktop工具。
在“APPS”部分，单击“Toolchain Manager”旁边的“Install”。

2 安装nRF Connect SDK：

在nRF Connect for Desktop中打开Toolchain Manager。
单击导航栏中的“SETTINGS”以指定要安装nRF Connect SDK的位置。
在“SDK ENVIRONMENTS”中，单击您要安装的nRF Connect SDK版本旁边的“Install”。

3 设置首选的构建方法： 有两种构建应用程序的方法（我这里选择的是Vscode方式）：

安装nRF Connect for VS Code扩展程序：

在Toolchain Manager中，单击“Open VS Code”按钮。
出现一个通知，列出了您需要安装的缺失扩展程序列表，包括来自nRF Connect for Visual Studio Code扩展程序包的扩展程序。
单击“Install missing extensions”。
安装扩展程序后，再次单击“Open VS Code”按钮。

然后，按照“在nRF Connect for VS Code扩展程序中创建应用程序”的说明进行操作即可。

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关于如何打开应用程序

使用手机的NFC功能来打开特定应用程序时，可以按照以下步骤：

创建"链接"：制作一个特殊的"链接"，就像是一张有指示的地图，告诉手机要做什么。这个链接包括了你想要打开的应用程序的名字以及一些操作指令。例如：myapp://open?param1=value1&param2=value2。
通知应用程序：让应用程序知道如何解释和执行这个特殊链接。这样应用程序就能够理解并执行相关任务，就像阅读地图上的标志一样。
准备NFC标签：将这个特殊的链接写入一个NFC标签中。这里是通过修改代码使nRF7002-DK中保存这个深层链接（Deep Linking）。
触发应用程序：将手机的NFC部分靠近NFC标签，手机会察觉到NFC标签，然后自动打开应用程序。
执行任务：应用程序会打开，并根据链接中的指令执行相应任务。你可以在应用程序中解析链接的参数，然后执行对应任务。

那么如何快速获取手机中App的深层链接（Deep Linking）以及能做的任务呢？

这里是通过应用列表 | 捷径社区 (sharecuts.cn)这个网站去进行查看

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比如微信有打开应用和打开扫码功能，支付宝的有首付款、乘车码和扫一扫等功能。

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我这里选择是打开bilibili应用并进行搜索，对应的链接为bilibili://search?keyword=[URL Encode]，将搜索关键字改为“Funpack2-6”，最终得到链接

static const uint8_t universal_link[] = "bilibili://search?keyword=Funpack2-6";

程序流程图

工程配置：

URI record 模式需要在通过nfc_ndef_uri_msg_encode函数接口进行配置，需要将工程配置的NDEF URI相关配置打开后才能使用nfc_ndef_uri_msg_encode函数，这里是通过GUIConfig进行配置的。

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配置完后退出配置页面进行编译，NfC的配置操作就不会报错了，配置代码的主要逻辑是首先配置并启动NFC T2T（Type 2 Tag）模式，然后将一个编码后的NFC NDEF消息放置在NFC 数据中。当使用手机靠近NFC天线时，手机便会获取NFC标签信息。

int main(void)
{
	int err;
	size_t len = sizeof(ndef_msg_buf);

	printk("Starting NFC Launch app example\n");

	/* Configure LED-pins as outputs */
	err = dk_leds_init();
	if (err) {
		printk("Cannot init LEDs!\n");
		return -1;
	}

	/* Set up NFC */
	err = nfc_t2t_setup(nfc_callback, NULL);
	if (err) {
		printk("Cannot setup NFC T2T library!\n");
		return -1;
	}


	err = nfc_ndef_uri_msg_encode(NFC_URI_NONE,
								universal_link,
								sizeof(universal_link)-1,
								ndef_msg_buf,
								&len);
	if (err) {
		printk("Cannot encode message!\n");
		return -1;
	}

	/* Set created message as the NFC payload */
	err = nfc_t2t_payload_set(ndef_msg_buf, len);
	if (err) {
		printk("Cannot set payload!\n");
		return -1;
	}

	/* Start sensing NFC field */
	err = nfc_t2t_emulation_start();
	if (err) {
		printk("Cannot start emulation!\n");
		return -1l;
	}

	printk("NFC configuration done\n");
	return 0;
}

nfc_callback回调函数的主要目的是根据NFC场感应状态来控制LED指示灯的状态。当NFC场感应打开时，LED打开；当NFC场感应关闭时，LED关闭。其他事件类型的情况下，不进行任何操作。这个函数非常简单，只涉及到LED的控制操作。

static void nfc_callback(void *context,
			 nfc_t2t_event_t event,
			 const uint8_t *data,
			 size_t 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;
	}
}

效果展示：

手机接触NFC天线后会自动打开哔哩哔哩App并跳转到搜索页面。

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项目总结

在本次项目中，使用了nRF52840-DK开发板，通过Nordic公司的开发环境以及VSCode插件来开发一个基于NFC的应用程序。总的来说，项目给我带来了以下几方面的经验和收获：

Nordic开发环境和VSCode插件体验： Nordic公司提供的开发环境以及VSCode插件在Windows上的使用体验较好。整个工具链的安装和配置过程并不复杂，对我来说是可以接受的。
NFC应用开发： 通过这个项目，了解了NFC（近场通信）的概念和应用。学会了如何在嵌入式系统中使用NFC技术。
学习设备树、Kconfig、prj.conf等知识： 项目中，有机会了解和学习了与嵌入式开发密切相关的一些关键概念，包括设备树（Device Tree）、Kconfig配置系统和prj.conf项目配置文件。这些知识对于更高级的嵌入式开发非常重要。

总的来说，感谢硬禾学堂举办这次活动，这个项目为我提供了一个宝贵的机会，让我掌握了与NFC应用和嵌入式开发相关的一些关键技能和知识。期待未来有更多机会使用Nordic公司的开发板，并进一步深入学习和应用与嵌入式开发相关的技术