个人介绍

 

平时喜欢鼓捣一些硬件小玩意，对于ai边缘部署感兴趣

 

 

NFC（Near Field Communication）标签是一种被动式设备，具有以下功能和实用性：

总的来说，NFC 标签具有数据传输、应用启动、门禁和支付、电子票务、产品认证和防伪、以及互动体验等多种功能和实用性。它们可以在各个领域得到广泛的应用，方便快捷地实现数据传输、自动化操作、身份认证和用户互动，为用户带来更加便捷、安全和丰富的体验。

 

 

      首先，本项目基于 nRF7002-DK 开发，使用 nRF Connect SDK v2.4.2。nRF Connect SDK 是 Nordic Semiconductor 公司推出的一款开源软件开发工具包，旨在为 Nordic Semiconductor 公司的各种无线芯片提供统一的开发环境和开发工具。nRF Connect SDK 采用 Zephyr 操作系统作为底层，支持多种开发语言和开发工具，可以大大简化嵌入式软件开发的流程和难度。

 

      其次，本项目使用 NFC 外设实现 NDEF（NFC Data Exchange Format）记录英文文本信息、中文文本信息与打开安卓应用三个功能。NFC（Near Field Communication）是一种短距离无线通信技术，可以实现在不同设备之间进行数据交换和连接，并且支持多种通信协议和数据格式。NDEF 是一种用于 NFC 数据交换的标准格式，可以将各种类型的数据按照一定的规则进行封装和解析。在本项目中，我们使用 NFC 外设来生成和读取 NDEF 数据记录，实现传输英文和中文文本信息以及触发打开安卓应用程序等功能，这样用户只需要通过手机 NFC 触碰就能够实现这些功能。

 

 

 

 

 

 

 

本人的环境主要使用Nordic官方提供的NCS工具，另外还有一种基于zephyr构建的，不过时间问题没有去尝试。

 

所有的环境搭建步骤都在nordic的开发工具SDK官网提供了，每一步都十分详细。

 

 

 

NCS全称 nRF Connect SDK，是一个开源的软件开发套件（SDK），由Nordic Semiconductor公司开发和维护，旨在支持基于其nRF系列芯片的物联网应用程序的开发。nRF Connect SDK包含了一系列的软件组件和库，包括操作系统、通信协议、硬件抽象层、设备驱动程序等，以及一些示例应用程序，可以快速地开发各种物联网应用程序。nRF Connect SDK支持多种编程语言，包括C、C++和Python等。nRF Connect SDK还提供了一些工具，如编译器、调试器、仿真器和配置工具等，以帮助开发人员进行开发和调试。此外，nRF Connect SDK还提供了与Nordic的开发板和工具集成的支持，使得开发人员可以方便地进行硬件和软件的联合开发。总之，nRF Connect SDK是一种强大而灵活的开发工具，可以帮助开发人员快速地开发出高质量的物联网应用程序，并加速物联网产品的上市时间。

 

 

开发工具都很人性化，减小了上手难度。

 

使用在线安装，点击ToolChain Manager的安装按钮，选择SDK后即开始下载配置工具链，一定要保证网络畅通以及能够正常访问github（工具链是从多个github仓库拉取下来的）

 

有的时候SDK因为网络波动原因可能没有下载完全，需要在SDK下载界面的下拉栏里选择 Update SDK，多次更新能保证工具链能够完整安装，以免后续出现问题。或者在命令行界面，在ncs目录里面使用 west update 进行检查更新。

 

ncs有很多开发例程，大大提升了项目开发速度，代码的规范性以及易读性都很好

 

 

//项目的一些配置文件、参数介绍
  #prj.conf : nRF Connect SDK 项目中的一个配置文件，可用于设置各种编译选项和系统参数，以满足应用程序的需求。在 prj.conf 文件中，可以设置以下选项：

  #CONFIG_NCS_SAMPLES_DEFAULTS=y：该参数用于启用 nRF Connect SDK (NCS) 示例的默认设置。当设置为 "y" 时，编译系统将使用示例程序的默认配置，以便快速创建和构建示例应用程序。

  #CONFIG_REBOOT=y：该参数用于启用系统重启功能。当设置为 "y" 时，系统可以通过调用适当的函数来执行软件重启操作。

  #CONFIG_DK_LIBRARY=y：该参数用于启用开发套件 (Development Kit, DK) 库的支持。当设置为 "y" 时，编译系统将包括 DK 库，并允许您在应用程序中使用与开发套件配套的功能。

  #CONFIG_NFC_T2T_NRFXLIB=y：该参数用于启用 NFC 读写器 (Tag) 支持的 Nordic nRF5x 原生库 (nrfxlib)。当设置为 "y" 时，编译系统将包括相关的 nrfxlib 库，并允许您在应用程序中使用与 NFC 标签通信相关的功能。

  #CONFIG_NFC_NDEF=y：该参数用于启用 NFC NDEF (NFC Data Exchange Format) 功能。NDEF 是一种定义了在 NFC 设备之间传输数据的标准格式。当设置为 "y" 时，编译系统将启用 NDEF 相关的功能和接口。

  #CONFIG_NFC_NDEF_MSG=y：该参数用于启用 NFC NDEF 消息的支持。NDEF 消息是一种结构化的数据容器，可用于在 NFC 设备之间传输数据。当设置为 "y" 时，编译系统将包括 NDEF 消息的相关功能和接口。

  #CONFIG_NFC_NDEF_RECORD=y：该参数用于启用 NFC NDEF 记录的支持。NDEF 记录是 NDEF 消息的基本组成部分，用于包含特定类型的数据。当设置为 "y" 时，编译系统将包括 NDEF 记录的相关功能和接口。

  #CONFIG_NFC_NDEF_TEXT_RECORD=y：该参数用于启用 NFC NDEF 文本记录的支持。NDEF 文本记录是一种特定类型的 NDEF 记录，用于包含文本数据。当设置为 "y" 时，编译系统将包括 NDEF 文本记录的相关功能和接口。

  $sample.yaml 是 Zephyr 操作系统中的一个示例配置文件，可以用作其他应用程序的参考。在 sample.yaml 文件中，可以设置以下选项：

  $board：设置目标硬件板卡的名称和版本号。

  $kernel：设置内核配置选项，例如中断优先级、栈大小等。

  $device-tree：设置设备树配置选项，例如硬件资源分配、外设驱动等。

  $applications：设置应用程序的编译选项和参数。

  Kconfig 是一个基于菜单式界面的配置系统，用于在 nRF Connect SDK 项目中手动配置某些选项和参数。在 Kconfig 中，用户可以选择需要的配置选项，并进行配置和编译，以生成符合需求的应用程序。例如，在 Kconfig 中，用户可以选择是否启用蓝牙功能、USB 功能、NFC 功能等。

  CMakeLists.txt 是一个 CMake 编译系统的配置文件，用于定义编译过程中所需的相关参数和选项。在 CMakeLists.txt 文件中，可以设置编译选项、链接库、依赖关系等，并按照目标编译系统的不同，生成适应性强的代码。

  prj.conf 、sample.yaml 、Kconfig 和 CMakeLists.txt 等是 nRF Connect SDK 项目中常用的一些配置文件，用于设置和管理项目中的各种选项和参数，并根据需要进行相应的配置和编译操作。这些文件可以提高项目开发的效率和灵活性，帮助用户快速生成符合需求的应用程序

 

 

流程如下所示

 

 

要实现这个NFC项目，可以按照以下思路进行：

1. 硬件设置：首先需要利用板卡上的按钮1和按钮2可编程。还有两个LED，并能够通过代码控制。

2. NFC模拟功能初始化：在程序启动时，需要对NFC模拟功能进行初始化设置，包括设置NFC的工作模式、启动NFC模拟功能和设置LED指示灯的初始状态。

3. 编写NFC、按钮事件处理函数：创建一个按钮事件处理函数，用于处理按钮的状态变化。在函数内部，定义静态全局变量用于保存NFC工作状态和信息索引。创建一个NFC事件处理函数，用于处理NFC感应指示。

4. 实现按钮1的功能切换：在按钮事件处理函数中，检测到按钮1被按下后，首先停止NFC模拟功能。然后根据定义的全局变量值，切换NFC工作状态，并加载对应的应用程序或文本信息。根据不同的NFC工作状态，启动NFC模拟功能并设置LED指示灯的状态。最后打印NFC工作模式切换的信息。

5. 实现按钮2的内容切换：在按钮事件处理函数中，检测到按钮2被按下后，首先停止NFC模拟功能。根据当前的NFC工作状态，更新相应的信息索引。根据不同的信息索引，加载对应的应用程序或文本信息。启动NFC模拟功能并设置LED指示灯的状态。当按钮2连续按下时，根据索引顺序依次切换内容，直到最后一个内容再次按下时，切换到第一个内容。

 

 

 

 

en_code 是一个字符数组指针，该指针用于在文本记录描述符中指定语言代码。

 

语言代码用于表示记录中所包含的文本使用的是哪种语言。例如，"en" 代表英语，"zh" 代表中文，"ja" 代表日语等等。

 

en_code与 en_payload 一起存储。

////“感谢硬禾学堂以及德捷电子 以及nordic公司 希望funpack越办越好”字符串使用UTF-8编码
static const uint8_t text_record_2[] = {
	0xE6, 0x84, 0x9F, 0xE8, 0xB0, 0xA2, 0xE7, 0xA1, 0xAC, 0xE7, 0xA6, 0xBE, 0xE5, 0xAD, 0xA6,
	0xE5, 0xA0, 0x82, 0xE4, 0xBB, 0xA5, 0xE5, 0x8F, 0x8A, 0xE5, 0xBE, 0xB7, 0xE6, 0x8D, 0xB7,
	0xE7, 0x94, 0xB5, 0xE5, 0xAD, 0x90, 0x20, 0xE4, 0xBB, 0xA5, 0xE5, 0x8F, 0x8A, 0x6E, 0x6F,
	0x72, 0x64, 0x69, 0x63, 0xE5, 0x85, 0xAC, 0xE5, 0x8F, 0xB8, 0x20, 0xE5, 0xB8, 0x8C, 0xE6,
	0x9C, 0x9B, 0x66, 0x75, 0x6E, 0x70, 0x61, 0x63, 0x6B, 0xE8, 0xB6, 0x8A, 0xE5, 0x8A, 0x9E, 
	0xE8, 0xB6, 0x8A, 0xE5, 0xA5, 0xBD
};
//\x025A48
static const uint8_t text_encode_2[] = {'Z', 'H'}; //\x5A48

 

安卓系统的应用包名可以根据adb工具进行查看，以及手机上的设备信息软件。

//defiene apk packages information
static const uint8_t android_pkg_name_1[] = {
	't', 'v', '.', 'd', 'a', 'n', 'm', 'a', 'k', 'u', '.', 'b', 'i', 'l', 'i'};

static const uint8_t android_pkg_name_2[] = {
	'c','o','m','.','z','h','i','h','u','.','a','n','d','r','o','i','d'};

static const uint8_t android_pkg_name_3[] = {
	'c','o','m','.','t','e','n','c','e','n','t','.','q','q','m','u','s','i','c'};

 

//存储NEDF信息的buffer
static uint8_t ndef_msg_buf_1[NDEF_MSG_BUF_SIZE];
static uint8_t ndef_msg_buf_2[NDEF_MSG_BUF_SIZE];



static uint8_t ndef_app_buf_1[NDEF_MSG_BUF_SIZE];
static uint8_t ndef_app_buf_2[NDEF_MSG_BUF_SIZE];
static uint8_t ndef_app_buf_3[NDEF_MSG_BUF_SIZE];

 

根据感应到的NFC场强做出反应。当开发板的NFC线圈感应到附近设备的NFC场强后，它会点亮一个LED作为指示灯，当NFC场强消失后，它会关闭该LED。

ARG_UNUSED 是一个宏定义，通常用于防止编译器发出未使用变量的警告。未使用的变量可能会引起编译器警告，因为这被认为是一个潜在的错误或不良的代码实践。为了避免这些警告，可以使用 ARG_UNUSED 宏将变量标记为 "未使用"。

//NFC事件回调函数。
//当NFC发现附近场强后，它会打开一个LED，当NFC场强消失后，它会关闭该LED。
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;
	}
}

/**
 * @typedef button_handler_t
 * @brief Callback that is executed when a button state change is detected.
 *
 * @param button Bitmask of button states.
 * @param has_changed Bitmask that shows which buttons have changed.
 */
static int my_button_handler(uint32_t button, uint32_t has_changed)
{
    // 在这里处理按钮事件

	// 定义全局变量来保存NFC工作状态和信息索引
	static int nfc_state = 0;
	static int app_info_index = 0;
	static int text_info_index = 0;

	uint32_t button_state = button & has_changed;

    // button_state 参数表示当前按钮状态
    if (button_state & DK_BTN1_MSK) {
        // 按钮1被按下
		// 切换NFC工作状态
		nfc_t2t_emulation_stop();
        nfc_state = (nfc_state == 0) ? 1 : 0;
        if (nfc_state == 1) {
            // 打开App
			load_app1_nfc_payload();
			nfc_t2t_emulation_start();
			dk_set_led_on(NFC_MODE_LED);
            printk("NFC mode switch to APP\n");
        } else if (nfc_state == 0) {
            // 读取信息
			load_text1_nfc_payload();
			nfc_t2t_emulation_start();
			dk_set_led_off(NFC_MODE_LED);
            printk("NFC mode switch to TEXT\n");
        }
    }
    if (button_state & DK_BTN2_MSK) {
        // 按钮2被按下
		// int err = 0;
		nfc_t2t_emulation_stop();
		if (nfc_state == 1){
			if (app_info_index + 1 < APP_MSG_COUNT) {
            	app_info_index++;
       		} else {
             	app_info_index = 0;
        	}
			switch (app_info_index)
			{
			case 0:
				load_app1_nfc_payload();
				nfc_t2t_emulation_start();
       			dk_set_led_on(NFC_MODE_LED);
				break;
			case 1:
				load_app2_nfc_payload();
				nfc_t2t_emulation_start();
      			dk_set_led_on(NFC_MODE_LED);
				break;
			case 2:
				load_app3_nfc_payload();
				nfc_t2t_emulation_start();
      			dk_set_led_on(NFC_MODE_LED);
				break;
		
			default:
				break;
			}

		}else if (nfc_state == 0){
			if (text_info_index + 1 < TEXT_MSG_COUNT) {
            	text_info_index++;
       		} else {
             	text_info_index = 0;
        	}
			switch (text_info_index)
			{
			case 0:
				load_text1_nfc_payload();
				nfc_t2t_emulation_start();
       			dk_set_led_on(NFC_MODE_LED);
				break;
			case 1:
				load_text2_nfc_payload();
				nfc_t2t_emulation_start();
      			dk_set_led_on(NFC_MODE_LED);
				break;		
			default:
				break;
			}
		}	          
    }
    // ...
}

 

 

//用于编码NDEF信息
static int nfc_msg2_encoder(uint8_t *buffer, uint32_t *len)
{
	int err;
	//创建NDEF文本记录
	NFC_NDEF_TEXT_RECORD_DESC_DEF(nfc_ch_text_rec,
				      UTF_8,
				      text_encode_2,
				      sizeof(text_encode_2),
				      text_record_2,
				      sizeof(text_record_2));

	/* Create NFC NDEF message description, capacity - MAX_REC_COUNT
	 * records
	 */
	NFC_NDEF_MSG_DEF(nfc_text_msg, MAX_REC_COUNT);

	//将文本信息添加到NDEF信息
	err = nfc_ndef_msg_record_add(&NFC_NDEF_MSG(nfc_text_msg),
				   &NFC_NDEF_TEXT_RECORD_DESC(nfc_ch_text_rec));
	if (err < 0) {
		printk("Cannot add record!\n");
		return err;
	}

	//将最终显示的 NDEF 文本消息进行编码
	err = nfc_ndef_msg_encode(&NFC_NDEF_MSG(nfc_text_msg),
				      buffer,
				      len);
	if (err < 0) {
		printk("Cannot encode message!\n");
	}

	return err;
}

 

int load_text1_nfc_payload()
{
	uint32_t len = sizeof(ndef_msg_buf_1);
	//编码NDEF格式数据
	if (nfc_msg1_encoder(ndef_msg_buf_1, &len) < 0) {
		printk("Cannot encode message!\n");
		return -1;
	}

	//将NEDF数据载入NFC payload
	if (nfc_t2t_payload_set(ndef_msg_buf_1, len) < 0) {
		printk("Cannot set payload!\n");
		return -1;
	}
	printk("NFC configuration done\n");

	return 0;
}

 

 

对板卡的LED进行初始化，注册NFC回调函数，预加载payload，开启NFC，注册按键回调函数。

//初始化函数
int init() {
	printk("Starting NFC Text Record example\n");
	//配置 LED 引脚作为输出
	if (dk_leds_init() < 0) {
		printk("Cannot init LEDs!\n");
		return -1;
	}
	//注册NFC回调函数
	if (nfc_t2t_setup(nfc_callback, NULL) < 0) {
		printk("Cannot setup NFC T2T library!\n");
		return -1;
	}
        //开机预先加载payload
	load_text1_nfc_payload();

	//开启NFC
	if (nfc_t2t_emulation_start() < 0) {
		printk("Cannot start emulation!\n");
		return -1;
	}
	//注册按键回调函数
	if (dk_buttons_init(my_button_handler)) {
		printk("Cannot init buttons\n");
		return -1;
	}
	return 0;
}

 

 

 

 

 

首先开启板卡时，两个led都是熄灭的，led1作为检测感应NFC场强的指示器，感应到会亮起，未感应到是熄灭。

led2 作为NFC功能的指示器， 熄灭是处于文本信息状态，亮起是处于APP唤醒状态。

 

、

 

此时按 buttton2可以切换不同内容的文本信息

 

然后按下button1 按钮，功能是切换NFC功能，led2亮起，NFC功能从文本信息变换到APP唤醒

 

此时按 buttton2可以切换不同内容的APP唤醒

 

 

 

 

刚接触的小白肯定或多或少会踩很多坑，debug几天才能较为顺畅地使用这套开发工具，记录几个本人的踩坑；

1. 当有多条NEDF信息要存储时， 使用单个buff存储会出问题。

   这个也是很久才试出来的，后面看到网上大佬的帖子也提到了。对于不同的NEDF信息，使用多个buff来存储，这样读取的时候才不会有问题。 有的时候，板卡感应到了NFC，但是信息一直是空的，信息类型显示NEDF。这时候就要考虑是否是以上提到的问题。

 

2.不要多次注册回调函数，只需要在初始化的时候执行一次就行了。多次的话可能会有问题，有点玄学。

 

3.prj.conf 文件里面需要使能一些必须的功能，否则会报错。

 

4.环境在线下载时必须要能保持网络可以畅通访问github，如果因为网络原因未下载完整文件也会报错。

 

5.板卡多次擦写后可能会触发写保护，需要nrf connect desktop 客户端进行重新擦除后再写入。

 

6.NFC载荷的改写需要先关闭NFC。

 

7.关于头文件。

1、利用一些已经写好的库函数可以大大减少开发时间，比如

 

 

 

首先感谢电子森林，得捷电子，nordic给广大电子爱好者带来的这次funpack活动，交流群里的各位大佬，以及活动审核人员（辛苦啦）。

在学习编写这个项目的过程中，我对NFC技术有了一些初步的了解，以及ncs开发套件的基本使用。并了解了NFC T2T库，示例工程使用了Zephyr RTOS中的NFC T2T库，该库提供了一组API来操作NFC标签和数据。通过T2T（Type 2 Tag）协议，可以模拟NFC标签并与NFC读写设备进行通信。我还了解了回调函数的使用方式。本来是想搞一个长按短按区分功能的，但是时间不太够，没有深入理解，只能后期有机会再学习一下。

我的开发环境的搭建过程比较顺利，nordic官方提供的一套工具用下来得心应手。另外这块7002DK板子还有很多有趣的功能，比如WIFI6，matter，在后续我将更深入地学习这些知识。