NFC-SIM (SWP) on Nexus 5

2014-10-19

如果你懒得看前因后果，只想找使用方法的话，请直接跳到总结

作为一名联通的老用户，我一直比较关注联通。突然有一天，我在沃派南京的微信里收到一条广告：手机当卡刷，感觉萌萌哒。这条广告引起了我极大的兴趣，心里想着：期待已久的东西终于来了。于是，我顺利成为南京联通NFC-SIM的首批内测用户。
第二天，营业厅通知我去换卡，我带上取卡针，拿着我心爱的Nexus 5去了营业厅，换了卡，重启了手机，打开了NFC，准备充值。这时候问题来了，手机放到充值的机器上显示：未检测到卡片。然后我就开始怀疑是否需要装什么软件，可是当我看到一个个小米、索尼、三星的手机都是换了卡就直接可以充值，我就开始郁闷了，我堂堂Nexus居然会不支持，这是几个意思呀。

好吧，我不得不求助于Google了，关键词也就是标题中出现的几个词了，其中”SWP”是我在SIM卡上发现的关键词。很快，我找到几个讨论帖，一个是XDA上的帖子：[Q] SWP activation on Nexus 5 ?，一个是机锋论坛上的帖子：Nexus5的NFC支持北京移动的NFC公交sim卡吗？。后来，我还在机锋论坛上看到一个总结的帖子：nexus4，5 nfc公交刷卡。我仔细看了这些帖子，又另外查阅了部分资料，整理如下。
这里用的技术是NFC硬件卡模拟，主要需要两个硬件：NFC芯片和NFC SE(Secure Element)安全芯片。其中，SE可以放在3个物理位置：SIM, Phone 或者 SD。
把SE放在SIM卡中就是国内联通移动等用的方法，所用的协议叫做 SWP(Single Wire Protocol)，这个协议用于NFC和SIM卡之间进行通信。
把SE放在Phone中就是指手机本身内置了加密模块，Nexus就是采用的这个方案，据说部分三星手机也用了这个方案。
把SE放在SD这种方案用的很少，不多说。
于是，主流的NFC方案就产生了两种分歧，一种把SE放在SIM卡中，一种把SE放在手机中。把SE放在SIM卡中又称为UICC(Universal Integrated Circuit Card)，把SE放在手机中又称为HCE(Host card emulation)。
Google在Nexus中缺省使用了HCE(据说是为了推广自己的Google Wallet)，禁用了UICC，于是就导致了前面提到的不能用联通NFC-SIM的情况。好吧，那就是想办法禁用HCE，启用UICC喽。幸运的是，Google没有彻底封掉UICC，下面就是详细的修改方法：
前提：手机已经root
系统：我测试的系统为4.4.4，下面的具体修改方法也都是针对4.4.4的。不过从论坛中的信息来看，4.4.3是完全相同的，4.4.2有些许出入。
型号：我测试的Nexus 5为美版(D820)，国际版并未测试，理论上应该是一样的。
提醒：修改之前最好先进行备份
需要修改的文件有两个:
/system/etc/libnfc-brcm.conf:
line 78，在开头加#，也就是注释掉这句话，也就是禁用HCE

#NFA_MAX_EE_SUPPORTED=0

line 91，在开头加#

#ACTIVE_SE=0x0

line 94，去掉开头的#，也就是启用UICC

ACTIVE_SE=0xF3

在文件最后加上3行：

###############################################################
# Route technologies to UICC
DEFAULT_ISODEP_ROUTE=0xF3

继续修改第二个文件
/system/etc/libnfc-brcm-20791b05.conf:
line 29，在开头加#

#NFA_DM_START_UP_CFG={45:CB:01:01:A5:01:01:CA:17:00:00:00:00:06:00:00:00:00:0F:00:00:00:00:E0:67:35:00:14:01:00:00:10:B5:03:01:02:FF:80:01:01:C9:03:03:0F:AB:5B:01:00:B2:04:E8:03:00:00:CF:02:02:08:B1:06:00:20:00:00:00:12:C2:02:00:C8}

line 32，去掉开头的#

NFA_DM_START_UP_CFG={45:CB:01:01:A5:01:01:CA:17:00:00:00:00:06:00:00:00:00:0F:00:00:00:00:E0:67:35:00:14:01:00:00:10:B5:03:01:03:FF:80:01:01:C9:03:03:0F:AB:5B:01:02:B2:04:E8:03:00:00:CF:02:02:08:B1:06:00:20:00:00:00:12:C2:02:01:88}

其实这两个配置文件中的注释写得非常清楚，这些配置也都是Google事先保留在这里的。不过，仔细阅读这两个文件的话，就会发现我这里修改的并不完整，还有部分UICC的配置并没有启用，但是这样的配置我用联通的NFC-SIM测试成功了。
附上我改好的两个文件：libnfc-brcm.conf，libnfc-brcm-20791b05.conf
注意：如果是用改好的文件进行替换的话，记得修改文件的权限为 rw-r-r- (这个权限是这两个文件本来的缺省权限)，也就是所有者可读可写，组可读，其他可读。如图：
由于Nexus 5缺省只在屏幕已经解锁的情况下启用NFC，当关屏或者是屏幕未解锁的情况下是刷不了公交卡的，如果需要在关屏或者屏幕未解锁的情况下刷卡的话需要修改系统里NfcNci.apk。我为了省点电，并没有做这个测试，具体的修改方法见下面的总结，有这个需求的可以尝试。
好了，这样就改好了，关闭NFC，重启之后再开启NFC，拿去公交地铁上测试吧。

总结

1. Nexus 5, Android 4.4.4 (其它系统请自行对照上面的说明进行修改)
2. root
3. 备份/system/etc/libnfc-brcm.conf 和 /system/etc/libnfc-brcm-20791b05.conf
4. 修改以上两个文件，或者将这两个文件替换为我修改好的：libnfc-brcm.conf，libnfc-brcm-20791b05.conf
5. 修改以上两个文件的权限为 rw-r-r- (上面有图示)
6. 可选。如果只需要在屏幕解锁的情况下使用NFC，可跳过此步；如果需要在屏幕关闭或者未解锁的情况下使用NFC，请完成此步。
   6.1 备份/system/app/NfcNci.apk 和 /system/app/NfcNci.odex
   6.2 删除/system/app/NfcNci.odex
   6.3 下载NfcNci.apk，替换掉系统里的/system/app/NfcNci.apk
   6.4 修改/system/app/NfcNci.apk文件的权限为 rw-r-r-
7. 关闭NFC，重启手机，打开NFC。

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后记：昨天我按照上面所写的改好之后，跑到联通校园营业厅，要求给公交卡充值。然后我把手机放上去，卡机读出来余额为50，瞬间感觉自己萌萌哒~

后记2：2014-10-25，我外出坐公交，迫不及待地拿着手机，轻触刷卡机，滴….原来刷卡的声音也可以如此美妙~

最后，感谢论坛以及论坛中喜欢探索的朋友们。

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