NFC在Android平台的架构与移植

NFC Architecture in Android System

NFC在安卓系统中的架构如下，从上到下每一层都有涉及到，但是和移植Sensor等其他外围设备有所不同，他从上到下都是独立于整个系统框架之外的。就好似附在 Android 这颗参天大树上的一束藤蔓。下面是我们将其移植到 Android 系统需要在各个层级所添加的内容。 

Porting Guide

现在 NFC 市场份额最大的就是 NXP 的料，比如 PN547、PN548、PN65T。 
我们以 NXP 的 NFC 为例。 

所谓 NFC ，实际上是包括 NFCC（NFC Controller）和 eSE（安全芯片），eSE 可以是独立的，也可以是和 Sim 卡集成的。 
加上加密模块就可以完成卡模拟（Card Simulation）功能，如果没有加密模块便只能实现 P2P 和 Reader 功能。 
PN547 PN548 不支持独立的 eSE，只能和加密的 Sim 卡协同工作。 
PN65T 支持独立的 eSE，所以除了移植 NFCC （I2C设备）以外，我们还需要移植 eSE（SPI）。

代码结构

从代码上而言，驱动部分 PN547 和 PN548 采用的都是 PN544 的驱动文件。 但是会由于 Android 平台的版本有所少许差异。比如在 Android4.4 中有的平台还未引入 DTS 机制，驱动中会有一些板级配置的信息。在 Android5.1 后，引入了 DTS 机制，驱动中删除了对应的 platform 的信息，增加了 of 表。 
Android 上层的差异因 Android 系统的版本差异产生的区别更大。 
在本文中我们主要分析 Android 5.1下 PN548 的 NFC 移植问题。采用的 NXP 的代码包为：FC_NCIHALx_ARF.3.3.0_L_FW08.01.26_FW10.01.14 。 
其代码结构如下： 
 
external 目录下是 NCI based NFC stack implementation，注意 halimpl 这个三级目录中的 pn54x 下是 HAL 层的接口。 
frameworks 目录下是 NFC 接口和公用的 API。 
packages 是 NFC JNI and Java implementation of NCI stack

frameworks/base/core/Java/android/nfc 及frameworks/base/core/java/com/nxp/nfc 将会生成 /system/framework/ 下 framework.jar 的一部分。 
packages/apps/Nfc/nci 将会在 /system/lib 下生成 libnfc_nci_jni.so ,将在 /system/app/NfcNci 生成 NfcNci.apk 
external/libnfc-nci 将会在 /system/lib 下生成 libnfc_nci.so，将在 /system/lib/hw 下生成 nfc_nci_pn54x.default.so

Kernel 移植

驱动方面，NFCC 是一个 I2C 设备，NFCC 与 DH（Device Host）使用 I2C 接口进行通信。 
1. 添加驱动文件。创建目录 pn544 并添加驱动文件 drivers/pn544/pn548.c 与 include/Linux/pn548.h 
在该驱动文件中实现了 对 PN548 的 NFCC 的 Reading 与 Writing、Power Setting、GPIOs 控制。并且在同目录下添加 Makefile 编译规则 与 Kconfig 配置文件。 
2. 配置板级信息。在 Android4.4 的平台中，还未引入 DTS 系统，需要在板级文件中修改相应设置，展讯平台是 arch/arm/mach-sc/board-sp7731gea.c。在板级文件中设置 NFC VEN、FirmwareGPIO、IRQ，并且注册 I2C Address。还需要修改 arch/arm/configs 下的 deconfig 文件。 
在 Android5.1 平台中，引入了 DTS 机制，不需要修改板级文件，需要修改 DTS 文件。同时 Driver 中也要注释掉对应 platform 相应的代码，添加 of 表。 
3. 添加平台配置属性。 如展讯平台是在 IDH/device/sprd/scx35/init.scx8830.rc 中的 on boot 后，添加

#for nfc
setprop ro.nfc.port "I2C"
chmod 0660 /dev/pn544
chown nfc nfc /dev/pn544

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在 on post-fs-data 后添加

on post-fs-data
    copy /system/etc/bluetooth/bt_stack.conf /data/misc/bluedroid/bt_stack.conf
    chown bluetooth system /data/misc/bluedroid/bt_stack.conf
    chmod 0640 /data/misc/bluedroid/bt_stack.conf
    mkdir /data/local/media 0777 media system
    mkdir /data/local/tmp/slog 0777
    mkdir /data/anr 0771 system system
    mkdir /data/tombstones 0771 system system
    mkdir /data/corefile
    chmod 777 /data/corefile

    ++ mkdir /data/nfc 0770 nfc nfc
    ++ mkdir /etc/param
    ++ # Set indication (checked by vold) that we have finished this action
    ++ setprop vold.post_fs_data_done 1
    # to force to start sdcard
    class_start late_start

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编译完成后可以在 /dev/下检测 pn544 节点是否正常生成。这里只是调整节点权限，使上层可以正常的读写节点。 
4. Hardware目录下，hardware/libhardware/include/hardware/nfc.h 中 添加

#define NFC_NCI_NXP_PN54X_HARDWARE_MODULE_ID "nfc_nci.pn54x"

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5.I2C 测试。利用 pn54x_i2c_test 工具测试 I2C 是否能够进行通信。

完成了 Kernel 部分的移植后可以开始上层代码的移植了。

上层代码的移植

1. external/libnfc-nci 删除后用 NXP 提供的代码替换。
2. packages/apps/Nfc 删除后用 NXP 提供的代码替换。
3. frameworks/base/core/java/android/nfc 删除后用 NXP 提供的代码替换。
4. frameworks/base/core/java/com/nxp 删除后用 NXP 提供的代码替换。
5. frameworks/base/core/java/com/vzw 删除后用 NXP 提供的代码替换。
6. 对比修改 frameworks/base/Android.mk 文件。主要是添加 NFC 相关的语句。
7. device/下的平台文件进行对比添加。 
   的 
   device-common.mk 为平台的 mk，这个里面需要添加的内容较多。

    # nxp nfc
    PRODUCT_PACKAGES += \
        libnfc-nci \
        libnfc_nci_jni \
        nfc_nci_pn548.default \
        NfcNci \
        Tag \
        com.android.nfc_extras
    PRODUCT_COPY_FILE +=\
    frameworks/native/data/etc/com.nxp.mifare.xml:system/etc/permissions/com.nxp.mifare.xml \
    frameworks/native/data/etc/com.android.nfc_extras.xml:system/etc/permissions/com.android.nfc_extras.xml \
    frameworks/native/data/etc/android.hardware.nfc.xml:system/etc/permissions/android.hardware.nfc.xml \
    frameworks/native/data/etc/android.hardware.nfc.hce.xml:system/etc/permissions/android.hardware.nfc.hce.xml
    ```
8. 在平台文件夹下对应添加文件 
    libnfc-brcm.conf
    libnfc-nxp.conf
    libpn548ad_fw.so
    并在 device.mk 中添加对应的语句：

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NFC_FW_PATCH := device/板级路径/libpn547_fw.so
PRODUCT_COPY_FILES += \
    $(NFC_FW_PATCH):system/vendor/firmware/libpn547ad_fw.so
    NFC_CONFIG_PATCH := device/板级路径/libnfc-brcm.conf
PRODUCT_COPY_FILES += \
    $(NFC_CONFIG_PATCH):system/etc/libnfc-brcm.conf
NFC_CONFIG_NXP_PATCH := device/板级路径/libnfc-nxp.conf
PRODUCT_COPY_FILES += \
    $(NFC_CONFIG_NXP_PATCH):system/etc/libnfc-nxp.conf

“` 
正常情况下编译后会在 dev下生成 pn544 的节点。 
在 system/etc 下生成 libnfc-nxp.conf 
在 system/etc 下生成 libnfc-nxp.conf 
在 system/lib 下生成 libpn548ad_fw.so 
在 system./lib/hw 下生成 nfc_nci_pn54x.default.so 
开机后会在设置中的“更多”选项中看到 NFC 的菜单，并且能够正常开关。

编译选项

libnfc-nxp.conf