HI3861学习笔记（17）——NFC标签NT3H1201使用
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了HI3861学习笔记（17）——NFC标签NT3H1201使用相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
一、简介
NT3H1x01W0FHK NFC芯片，是一款简单，低成本的NFC标签。
特点：
- 工作频率：13.56MHz；
- NT3H1101（NT3H1201）支持接触式和非接触式接口，IIC从机接口支持标准模式（100KHz）和高速模式（高达400KHz）；
- 用户读写区：1904 bytes；
- SRAM：64 bytes；
- NT3H1101（NT3H1201） NFC标签可直接作为标准IIC EEPROM使用；
- 外部连接板载NFC射频天线。
NT3H1201芯片与微控制器遵循I2C通信协议，NFC协议为2型通信标准。如图所示，芯片通过PCB上射频天线从接触的有源NFC设备上获取能量，并完成数据交互。交互的数据被写入片上EEPROM用以掉电后的再次读写。另一边，经过芯片转换，NFC获得的能量被供给到外部设备，同时芯片通过I2C与板载外部设备（微控制器）通信。可以看出，NTAG芯片在过程中起到了触碰信息转移和触碰能量传递的中间介质。
1.1 射频通信流程
- 识别和选择流程：
- 上电复位（
POR）后，NTAG I2C切换到空闲状态（IDLE）。只有在这种状态下才会从NFC设备接收请求命令（REQA）或唤醒命令（WUPA），任何其他在这种状态下接收到的数据被解释为错误。 - 在就绪状态1（
READY 1），NFC设备通过防碰撞选择第一层的防碰撞命令（ANTICOLLISION）或选择命令（SELECT）解析出UID的第一部分（3个字节）。在执行成功防碰撞选择第一层的选择命令（SELECT）后，进入就绪状态2。 - 在就绪状态2（
READY 2），NTAG I2C支持NFC设备通过防碰撞选择第二层的防碰撞命令（ANTICOLLISION）解析出UID的第二部分（4个字节）。在执行成功防碰撞选择第二层的选择命令（SELECT）后，进入激活状态。
- 内存操作：
- 所有内存操作均在激活状态（
ACTIVE）下操作。如读取16Byte操作（READ）、快速读取操作（FAST_READ）、写入操作（WRITE）、扇区选择操作（SECTOR_SELECT）、获取版本操作（GET_VERSION）。取决于其先前的状态，NTAG I2C返回到空闲状态（IDLE）或停止状态（HALT）。 - 停止和空闲状态构成NTAG I2C中实现的两种等待状态。已处理的NTAG I2C可以使用停止命令（
HALT）设置为暂停状态。在里面在防碰撞阶段，此状态有助于NFC设备区分已处理的标签和待选择的标签。NTAG I2C只能在执行唤醒命令（WUPA）时退出此状态。
1.2 NDEF
NDEF(NFC data exchange format) 是在LLCP链路被激活时使用到。
NDEF spec的主要目的有：
- 封装任意形式的文件和实体（如加密数据，XML文件等）
- 封装未知大小的文件和实体
- 组合按某种顺序出现的多个文件和实体（如含有附件的标准文件）
- 同时需要注意小负载的封装不应该增加系统的负荷。
使用场景：
上层应用产生由一个或多个文件生成的NDEF信息，该消息交由底层LLC层传送给对方，对方可以接受后直接处理或作为中间阶段写入Tag中。当其他设备接近该tag时，会读到该tag中的内容，并把读到的NDEF消息传给上层应用分析和处理。
NDEF组成：
1.3 RTD
RTD(NFC Record Type Definition)
几种常见类型：
- RTD_TEXT(T) ，记录描述文本信息
- RTD_URI(U) ，存储网络地址，邮件或电话号码
- RTD_SMART_POSTER( Sp ) ，综合URL，电话号码或短信编入NFC论坛标签及如何在设备间传递这些信息
1.4 解析实例
1.4.1 NDEF封包格式
NDEF完整封包格式如下：
如果SR为1时，对应的封包格式如下：
其中各标记说明如下：
关于TNF，具体值信息如下：
1.4.2 RTD_TEXT记录解析实例
NDEF数据: D1 01 0F 54 02 65 6E 68 65 6C 6C 6F 2C 77 6F 72 6C 64 21
解析结果: hello,world!
1.4.3 RTD_URI记录解析实例
NDEF数据: D1 01 0A 55 01 62 61 69 64 75 2E 63 6F 6D
解析结果: http://www.baidu.com
二、硬件连接
| 功能口 | 引脚 |
|---|---|
| SCL | GPIO0 |
| SDA | GPIO1 |
| LA&LB | 线圈 |
| VSS | GND |
| VCC | 3.3V |
三、添加I2C驱动
四、I2C通信流程
读和写操作总要传输16个字节数据
-
对于读操作，在启动条件之后，总线主机发送NTAG I2C从机地址代码（SA-7位），并将读/写位（RW）重置为0。NTAG I2C从机确认这一点（A），并等待一个地址字节（MEMA），该字节应与以下存储器块（SRAM或EEPROM）的想要读的地址相对应。NTAG I2C从机通过确认响应有效地址字节（A）后总线主机可以发出停止条件。
-
对于写操作，在启动条件之后，总线主机发送NTAG I2C从机地址代码（SA-7位），并将读/写位（RW）重置为0。NTAG I2C从机确认这一点（A），并等待一个地址字节（MEMA），该字节应与以下存储器块（SRAM或EEPROM）的想要写的地址相对应。NTAG I2C使用确认（A），在写操作的情况下，总线主机启动传输每16个字节（D0…D15），该字节应使用在每个NTAG I²C从机确认字节（A）后。在收到NTAG I²C从机的最后一个字节确认之后，总线主机发出停止条件。
-
只能通过读写操作访问内存地址对应的EEPROM或SRAM。
对于NTAG I²C 1k为00h至3Ah或F8h至FBh
对于NTAG I²C 2k为00h至7Ah或F8h至FBh
五、HI3861作为主机与NFC标签NT3H1201通信
5.1 i2c_example.c
编译时在业务BUILD.gn中包含路径
include_dirs = [
"//utils/native/lite/include",
"//kernel/liteos_m/components/cmsis/2.0",
"//base/iot_hardware/interfaces/kits/wifiiot_lite",
]
该文件相当于 main.c 文件，主要为初始化I2C和向NFC芯片写入数据。
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include "ohos_init.h"
#include "cmsis_os2.h"
#include "wifiiot_errno.h"
#include "wifiiot_gpio.h"
#include "wifiiot_gpio_ex.h"
#include "wifiiot_i2c.h"
#include "wifiiot_i2c_ex.h"
#include "nfc.h"
#define I2C_TASK_STACK_SIZE 1024 * 8
#define I2C_TASK_PRIO 25
#define TEXT "Welcome to BearPi-HM_Nano!"
#define WEB "harmonyos.com"
static void I2CTask(void)
{
uint8_t ret;
GpioInit();
//GPIO_0复用为I2C1_SDA
iosetFunc(WIFI_IOT_IO_NAME_GPIO_0, WIFI_IOT_IO_FUNC_GPIO_0_I2C1_SDA);
//GPIO_1复用为I2C1_SCL
IoSetFunc(WIFI_IOT_IO_NAME_GPIO_1, WIFI_IOT_IO_FUNC_GPIO_1_I2C1_SCL);
//baudrate: 400kbps
I2cInit(WIFI_IOT_I2C_IDX_1, 400000);
I2cSetBaudrate(WIFI_IOT_I2C_IDX_1, 400000);
printf("I2C Test Start\\n");
ret = storeText(NDEFFirstPos, (uint8_t *)TEXT);
if (ret != 1)
{
printf("NFC Write Data Falied :%d ", ret);
}
ret = storeUrihttp(NDEFLastPos, (uint8_t *)WEB);
if (ret != 1)
{
printf("NFC Write Data Falied :%d ", ret);
}
while (1)
{
printf("=======================================\\r\\n");
printf("***********I2C_NFC_example**********\\r\\n");
printf("=======================================\\r\\n");
printf("Please use the mobile phone with NFC function close to the development board!\\r\\n");
usleep(1000000);
}
}
static void I2CExampleEntry(void)
{
osThreadAttr_t attr;
attr.name = "I2CTask";
attr.attr_bits = 0U;
attr.cb_mem = NULL;
attr.cb_size = 0U;
attr.stack_mem = NULL;
attr.stack_size = I2C_TASK_STACK_SIZE;
attr.priority = I2C_TASK_PRIO;
if (osThreadNew((osThreadFunc_t)I2CTask, NULL, &attr) == NULL)
{
printf("Falied to create I2CTask!\\n");
}
}
APP_FEATURE_INIT(I2CExampleEntry);
这部分代码为I2C初始化的代码，首先用 IoSetFunc() 函数将GPIO_0复用为I2C1_SDA，GPIO_1复用为I2C1_SCL。然后调用 I2cInit() 函数初始化I2C1端口，最后使用 I2cSetBaudrate() 函数设置I2C1的频率为400kbps。
IoSetFunc(WIFI_IOT_IO_NAME_GPIO_0, WIFI_IOT_IO_FUNC_GPIO_0_I2C1_SDA); // GPIO_0复用为I2C1_SDA
IoSetFunc(WIFI_IOT_IO_NAME_GPIO_1, WIFI_IOT_IO_FUNC_GPIO_1_I2C1_SCL); // GPIO_1复用为I2C1_SCL
I2cInit(WIFI_IOT_I2C_IDX_1, 400000); /* baudrate: 400kbps */
I2cSetBaudrate(WIFI_IOT_I2C_IDX_1, 400000);
这部分的代码是向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。
ret=storeText(NDEFFirstPos, (uint8_t *)TEXT);
if(ret != 1)
{
printf("NFC Write Data Falied :%d ",ret);
}
ret=storeUrihttp(NDEFLastPos, (uint8_t *)WEB);
if(ret != 1)
{
printf("NFC Write Data Falied :%d ",ret);
}
storeUrihttp() 和 storeText() 在 nfc.c 中实现。
5.2 nfc.h
#ifndef _NFC_H_
#define _NFC_H_
#include "NT3H.h"
/*
* The function write in the NT3H a new URI Rtd on the required position
*
* param:
* position: where add the record
* http: the address to write
*
*/
bool storeUrihttp(RecordPosEnu position, uint8_t *http);
/*
* The function write in the NT3H a new Text Rtd on the required position
*
* param:
* position: where add the record
* text: the text to write
*
*/
bool storeText(RecordPosEnu position, uint8_t *text);
#endif /* NFC_H_ */
5.3 nfc.c
storeUrihttp() 和 storeText() 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。
#include <stdbool.h>
#include "rtdText.h"
#include "rtdUri.h"
#include "ndef.h"
#include "nfc.h"
bool storeUrihttp(RecordPosEnu position, uint8_t *http){
NDEFDataStr data;
prepareUrihttp(&data, position, http);
return NT3HwriteRecord( &data );
}
bool storeText(RecordPosEnu position, uint8_t *text){
NDEFDataStr data;
prepareText(&data, position, text);
return NT3HwriteRecord( &data );
}
5.4 rtd
5.4.1 nfcForum.h
#ifndef NFCFORUM_H_
#define NFCFORUM_H_
#include <stdbool.h>
#include "rtdTypes.h"
#include "NT3H.h"
#define NDEF_START_BYTE 0x03
#define NDEF_END_BYTE 0xFE
#define NTAG_ERASED 0xD0
typedef struct {
uint8_t startByte;
uint8_t payloadLength;
}NDEFHeaderStr;
#define BIT_MB (1<<7)
#define BIT_ME (1<<6)
#define BIT_CF (1<<5)
#define BIT_SR (1<<4)
#define BIT_IL (1<<3)
#define BIT_TNF (1<<0)
#define MASK_MB 0x80
#define MASK_ME 0x40
#define MASK_CF 0x20
#define MASK_SR 0x10
#define MASK_IL 0x08
#define MASK_TNF 0x07
typedef struct {
uint8_t header;
uint8_t typeLength;
uint8_t payloadLength;
RTDTypeStr type;
}NDEFRecordStr;
uint8_t composeRtdText(const NDEFDataStr *ndef, NDEFRecordStr *ndefRecord, uint8_t *I2CMsg);
uint8_t composeRtdUri(const NDEFDataStr *ndef, NDEFRecordStr *ndefRecord, uint8_t *I2CMsg);
void composeNDEFMBME(bool isFirstRecord, bool isLastRecord, NDEFRecordStr *ndefRecord);
#endif /* NFCFORUM.H_H_ */
5.4.2 nfcForum.c
#include "nfcForum.h"
#include <string.h>
static void rtdHeader(uint8_t type, NDEFRecordStr *ndefRecord, uint8_t *I2CMsg) {
ndefRecord->header |= 1;
ndefRecord->header |= BIT_SR;
I2CMsg[0] = ndefRecord->header;
ndefRecord->typeLength = 1;
I2CMsg[1] = ndefRecord->typeLength;
ndefRecord->type.typeCode=type;
I2CMsg[3] = ndefRecord->type.typeCode;
}
uint8_t composeRtdText(const NDEFDataStr *ndef, NDEFRecordStr *ndefRecord, uint8_t *I2CMsg) {
uint8_t retLen;
rtdHeader(RTD_TEXT, ndefRecord, I2CMsg);
uint8_t payLoadLen = addRtdText(&ndefRecord->type.typePayload.text);
memcpy(&I2CMsg[4], &ndefRecord->type.typePayload.text, payLoadLen);
ndefRecord->payloadLength = ndef->rtdPayloadlength+payLoadLen; // added the typePayload
I2CMsg[2]=ndefRecord->payloadLength;
retLen = 3 + /*sizeof(ndefRecord->header) +
sizeof(ndefRecord->typeLength) +
sizeof(ndefRecord->payloadLength) +*/
3 + //sizeof(RTDTextTypeStr)-sizeof(TextExtraDataStr)
1 /*sizeof(ndefRecord->type.typeCode)*/;
return retLen;
}
uint8_t composeRtdUri(const NDEFDataStr *ndef, NDEFRecordStr *ndefRecord, uint8_t *I2CMsg) {
rtdHeader(RTD_URI, ndefRecord, I2CMsg);
uint8_t payLoadLen = addRtdUriRecord(ndef, &ndefRecord->type.typePayload.uri);
memcpy(&I2CMsg[4], &ndefRecord->type.typePayload.uri, payLoadLen);
ndefRecord->payloadLength = ndef->rtdPayloadlength+payLoadLen; // added the typePayload
I2CMsg[2]=ndefRecord->payloadLength;
return 5;
/* retLen = sizeof(ndefRecord->header) +
sizeof(ndefRecord->typeLength) +
sizeof(ndefRecord->payloadLength) +
sizeof(1) + //ndefRecord->type.typePayload.uri.type
sizeof(ndefRecord->type.typeCode);
*/
}
void composeNDEFMBME(bool isFirstRecord, bool isLastRecord, NDEFRecordStr *ndefRecord) {
if (isFirstRecord)
ndefRecord->header |= BIT_MB;
else
ndefRecord->header &= ~MASK_MB;
if (isLastRecord)
ndefRecord->header |= BIT_ME;
else
ndefRecord->header &= ~MASK_ME;
}
5.4.3 rtdText.h
#ifndef RTDTEXT_H_
#define RTDTEXT_H_
#include "NT3H.h"
#define BIT_STATUS (1<<7)
#define BIT_RFU (1<<6)
#define MASK_STATUS 0x80
#define MASK_RFU 0x40
#define MASK_IANA 0b00111111
typedef struct {
char *body;
uint8_t bodyLength;
}RtdTextUserPayload;
typedef struct {
uint8_t status;
uint8_t language[2];
RtdTextUserPayload rtdPayload;
}RtdTextTypeStr;
uint8_t addRtdText(RtdTextTypeStr *typeStr);
void prepareText(NDEFDataStr *data, RecordPosEnu position, uint8_t *text);
#endif /* NDEFTEXT_H_ */
5.4.4 rtdText.c
#include "rtdText.h"
#include "rtdTypes.h"
#include <string.h>
uint8_t addRtdText(RtdTextTypeStr *typeStr) {
// return addNDEFTextPayload(bodyLength, ndefRecord);
typeStr->status=0x2;
typeStr->language[0]='e';
typeStr->language[1]='n';
return 3;
}
void prepareText(NDEFDataStr *data, RecordPosEnu position, uint8_t *text) {
data->ndefPosition = position;
data->rtdType = RTD_TEXT;
data->rtdPayload = text;
data->rtdPayloadlength = strlen((const char *)text);
}
5.4.5 rtdUri.h
#include "NT3H.h"
#ifndef RTDURI_H_
#define RTDURI_H_
typedef enum {
freeForm, //0x00 No prepending is done ... the entire URI is contained in the URI Field
httpWWW, //0x01 http://www.
httpsWWW, //0x02 https://www.
http, //0x03 http://
https, //0x04 https://
tel, //0x05 tel:
mailto, //0x06 mailto:
ftpAnonymous,//0x07 ftp://anonymous:anonymous@
ftpFtp, //0x08 ftp://ftp.
ftps, //0x09 ftps://
sftp, //0x0A sftp://
smb, //0x0B smb://
nfs, //0x0C nfs://
ftp, //0x0D ftp://
dav, //0x0E dav://
news, //0x0F news:
telnet, //0x10 telnet://
imap, //0x11 imap:
rtps, //0x12 rtsp://
urn, //0x13 urn:
/*
0x14 pop:
0x15 sip:
0x16 sips:
0x17 tftp:
0x18 btspp://
0x19 btl2cap://
0x1A btgoep://
0x1B tcpobex://
0x1C irdaobex://
0x1D file://
0x1E urn:epc:id:
0x1F urn:epc:tag:
0x20 urn:epc:pat:
0x21 urn:epc:raw:
0x22 urn:epc:
0x23 urn:nfc:
*/
}UriTypeE;
typedef struct {
char *body;
uint8_t bodyLength;
void *extraData; // herre should be stored specific URI msgs
}RtdUriUserPayload;
typedef struct {
UriTypeE type;
RtdUriUserPayload userPayload; // here should be stored specific URI msgs
}RTDUriTypeStr;
uint8_t addRtdUriRecord(const NDEFDataStr *ndef, RTDUriTypeStr *typeStr);
void prepareUrihttp(NDEFDataStr *data, RecordPosEnu position, uint8_t *text);
#endif /* RTDURI_H_ */
5.4.6 rtdUri.c
#include "rtdUri.h"
#include <string.h>
#include "rtdTypes.h"
RTDUriTypeStr uri;
uint8_t addRtdUriRecord(const NDEFDataStr *ndef, RTDUriTypeStr 以上是关于HI3861学习笔记（17）——NFC标签NT3H1201使用的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章