HarmonyOS鸿蒙Next中手机通过NFC功能模拟CPU门禁卡功能

【背景知识】

• NFC功能主要用于实现近距离通信，通常用于设备与标签之间的数据交换。
• 电子设备通过NFC天线位置触碰NFC标签卡片，完成NFC标签卡片的读取或写入。
• NFC标签读写是实用工具类应用的高频使用场景之一，如用户记录网址、文本或应用信息等，以便NFC标签再次贴近手机时自动读取存储的信息并执行相应操作。可以参考：NFC标签读写。
• HCE（Host Card Emulation）是HarmonyOS提供的NFC卡模拟技术，允许应用模拟智能卡与读卡器进行通信。根据NFC标签读写开发指南，HCE服务可在前台和后台两种模式下工作，前台模式需要应用处于活跃状态，后台模式则通过系统服务实现无感刷卡。NFC通信基于APDU（Application Protocol Data Unit）协议，指令长度受标签类型限制，超长指令需要特殊处理。

【解决方案】

• 前台读取标签开发步骤：
  1. 在module.json5文件中声明NFC标签读取的权限，以及声明NFC标签特定的action。
  2. import需要的tag模块和其他相关的模块。
  3. 判断设备是否支持NFC能力。
  4. 调用tag模块中前台优先的接口，使能前台应用程序优先处理所发现的NFC标签功能。
  5. 获取特定技术类型的NFC标签对象。
  6. 执行读写接口完成标签数据的读取或写入数据到标签。
  7. 退出应用程序NFC标签页面时，调用tag模块退出前台优先功能。
• 后台读取标签开发步骤：
  1. 在module.json5文件中声明NFC标签读取的权限，声明NFC标签特定的action，以及声明本应用程序的能够处理的NFC标签技术类型。
  2. import需要的tag模块和其他相关的模块。
  3. 获取特定技术类型的NFC标签对象。
  4. 执行读写接口完成标签数据的读取或写入数据到标签。

【常见FAQ】

Q：遇到“UnsupportedTagException”时，如何定位问题并采取相应的解决方案？ A：“UnsupportedTagException”异常通常发生在应用尝试处理一个不支持的NFC标签类型时，可以采取以下步骤处理：

• 捕获异常：在处理NFC标签时，通过try-catch结构捕获UnsupportedTagException。
• 检查标签类型：验证捕获到的异常是否为UnsupportedTagException，如果是，那么需要检查你当前的应用是否支持该标签的技术类型。
• 提供用户反馈：向用户明确显示该标签不被支持，并提供可能的解决方案，如需要特定的应用程序或设备设置。

Q：如何在app内创建模拟NFC卡？ A：参考链接：HCE卡模拟开发指南。

Q：是否有NFC功能使用的参考demo？ A：参考链接：NFC功能使用。

Q：通过往NFC标签写入包名，可被系统拉起对应的应用。那么对于已经售出存量设备中NFC标签里写的是其他平台的包名，HarmonyOS是否有办法兼容解析这种存量的只写了其他平台包名设备NFC标签，然后拉起相应的三方应用？ A：HarmonyOS应用与其他平台应用的包名体系独立，不能共用同一包名。若NFC标签中仅包含其他平台包名，HarmonyOS无法直接通过包名拉起HarmonyOS应用。如果需要HarmonyOS通过读NFC标签来拉起特定的HarmonyOS应用，则需要NFC标签中增加对应的HarmonyOS应用的包名记录。

Q：在HCE卡模拟开发中，用户手机的设置为：手机设置-多设备协同-NFC-默认付款应用-钱包，这种场景下，当把手机放置在读卡器上的时候，通信的是钱包应用，而不是与app通信。 A：在HCE卡模拟开发指南，需要将module.json5中设置为Other类型的AID，并且需要在钱包里面不开通门禁卡，否则会校验SAK，导致会与钱包应用通信。

在HarmonyOS Next中，通过NFC HCE（Host Card Emulation）功能模拟CPU门禁卡是可行的，核心在于实现一个HCE服务来处理APDU指令。以下是关键步骤和要点：

1. 配置权限与NFC能力：

   • 在module.json5中声明ohos.permission.NFC_TAG权限和ohos.nfc.tag.hce能力。

2. 创建HCE服务：

   • 继承CardEmulationService类，重写onApduReceived()方法以处理读卡器发送的APDU指令。
   • 在onDeactivated()中处理NFC链路断开事件。

3. 实现APDU指令处理：

   • CPU卡模拟通常需响应ISO 7816-4标准的APDU，如选择应用（SELECT）、读取数据（READ BINARY）、外部认证（EXTERNAL AUTHENTICATE）等。
   • 根据门禁系统的具体协议，可能需要实现自定义指令。回复的APDU数据需符合SW1-SW2状态字规范（如0x9000表示成功）。

4. 配置服务路由：

   • 在module.json5中注册服务，并声明ohos.nfc.tag.hce的"host"类型，设置AID（应用标识符）列表以匹配门禁卡应用。

5. 测试与调试：

   • 使用支持NFC的HarmonyOS设备，通过系统设置或代码激活HCE服务。
   • 借助APDU调试工具或实际门禁读卡器验证指令交互。

注意事项：

• 部分门禁系统采用非标准加密或私有协议，需逆向分析原卡数据或与系统提供商协作。
• HarmonyOS Next的HCE API可能较封闭，需严格遵循官方文档（如@ohos.nfc.cardEmulation模块）开发。

此方案适用于标准CPU卡协议，复杂门禁系统可能需要进一步适配。