android nfc 读CPU卡 nfc读写cpu卡

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mob64ca140c3859 2023-09-17 10:44:25

文章标签 android nfc 读CPU卡 c# 学习方法数据 json 文章分类 Android 移动开发

项目背景：某医院HIS离线系统，要把一堆数据（啥数据反正你们也不关心，此处省略）写到NFC卡内，给患者拿走流窜使用（领药啊，验血啊...）

卡片选取：FM1208卡。此卡具体资料，需要的同学可自行搜索。我这边选取理由就是：安全性高（防嗅探，防复制），读写空间足够（8K），成本能接受（3-4元）。

FM1208卡内置了一套COS（Card Operation System）系统，功能很多，我这边用到的主要是：

卡片检测，
卡复位检测，
密钥系统（我这里只使用了【外部密钥】和【用户口令】），
目录及文件（含读写权限设置）

因为是第一次处理NFC卡项目，我总结了几个要注意的坑：

卡片内数据，都要存为二进制，也就是字节数组。
卡内单次读写，最大255字节，所以要处理分段读写。
卡内空间有限，合理的规划数据结构是重点。

好了，本篇主要内容，其实就是处理以上三点的过程和思路。那么，正文开始。

android nfc 读CPU卡 nfc读写cpu卡_学习方法

1、数据序列化问题：

程序内数据流动，一般都是基于model类，现在主流语言也都是使用ORM处理数据库，这个基本避不开。举例：我这边患者信息和药方信息，其实都是一个类对象（明细是对象集合），在我的程序各功能里来回流窜。

所以，NFC卡内数据，也得保持好结构，方便读写解析。

然后就是选择序列化方案了。最常用的json和xml首先被排除了，因为冗余字段太多了，对NFC卡这种小空间实在不友好。

经搜索，最后目标方案有两个：TLV和Protobuf。（相关资料请自查）

在TLV上，我花了大量时间研究，（大概80%的时间）git上的方案也试了好几个，并且写了一版解析工具类，基本可以开搞了。

但研究了protobuf，并写完测试程序后（大概20%的时间），我果断把TLV无情抛弃ヾ(￣▽￣)

android nfc 读CPU卡 nfc读写cpu卡_学习方法_02

原因有2：

（1）两者底层结构基本一致，都是基于TLV思想（Tag,Length,Value）,而且都可以灵活变通，如根据需要，会变种为TV(Tag + Value)，LV(Length + Value)，甚至，只有一个Value。最终生成的二进制数据，几乎无差别。

（2）但是！啊，主要是因为这个但是哈。TLV反正我没找到现成的轮子，只有转码工具代码（也就是单值 -->TLV格式）,这就要求，你自己封装mode转List<TLV>的工具类。

不过这也没办法，因为TLV本身就是给通讯底层用的，一般web或者移动项目，用API接口获取数据的话，json是最优解，所以基本没人费事去做这玩意，主要是做了也基本没人用。除了像我这种一开始没想明白的选手。这块我基本做出来了，用的是特性标注（序列化） + 反射（反序列化）。

但是protobuf可不一样啊，它的出生就是为了解决Google内部开发不同开发语言组之间，数据通讯和共享的标准数据格式。性能和易用性都没的说，大厂出品，那肯定比我自己做的靠谱。

解析库选择：

我用的库是 protobuf-net，是git上一个开源库，其作者封装了google开源的c#版的底层库，非常简单易用。附上链接：GIT链接：Protobuf

不过该作者是根据一个file物理文件写的示例代码，但究其原理就是一个内存流处理。为避免有看官迷糊，我放上一段自写的示例代码，以作补充说明：

//测试类对象
Test2 test = new Test2() { 
state1=1, state2=2 ,
state3 = "ABCDE"
};
           
byte[] bytes = null;
//序列化为二进制数组
using (MemoryStream memoryStream = new MemoryStream())
{
    ProtoBuf.Serializer.Serialize(memoryStream, test);
    bytes = memoryStream.ToArray();
    ShowByte(bytes, "test");//打印测试
}

//二进制数组 反序列化为 类对象
using (MemoryStream ms = new MemoryStream(bytes))
{
    var test2 = ProtoBuf.Serializer.Deserialize<Test2>(ms);
    //utf-8里，汉字3字节，GBK里汉字2字节，汉字多的字段，最好用GBK转换，毕竟NFC卡空间小
    // string state3_str = Encoding.GetEncoding("GBK").GetString(test.state3);
    string json2 = System.Text.Json.JsonSerializer.Serialize(test2);
    Console.WriteLine($"json2={json2}");
}

Test2类：

[ProtoContract]
    public class Test2
    {
       
        [ProtoMember(1)]
        public byte state1 { get; set; }

        [ProtoMember(2)]
        public byte state2 { get; set; }

        [ProtoMember(3)]
        public string state3 { get; set; }

    }

这用法足够极简吧，直接在nuget里搜protobuf-net，加载到项目中即可。

2、转换的model类注意事项：

（1）汉字多的字段，尽量用GBK转化成二维数组，再存卡，能省30%的空间。

默认的utf-8编码，一个汉字是3字节，而GBK是2字节。像我这里，一个300字的诊断建议，utf-8编码占900字节，GBK占600字节，这对比很清楚吧？NFC卡内才多少空间啊？

简单点说，类里边，凡是有汉字存在的字段，我都用的是 byte[] ，而不是string。咱就是这么抠抠搜搜 (°ー°〃)

（2）float不要用，要用decimal。

虽然float是4字节；decimal 8字节，但是就得用decimal，这个原因下边讲读写的时候，会解释。

（3）int类型，bool类型

还是考虑卡内空间问题，分情况使用byte，uint16，short，uint32等等。

C#数据单位长度都是字节级，最小单位都是字节，像bool和byte都是占一个字节，这点没办法用bit级去搞小动作了，所以一些状态值字段，请用bool或byte，别用int，因为int是4字节....

3、分段读写

因为单次只能读写255字节，所以读写两个函数，都要逻辑判断，是否大于255。