驱动RFID-RC522模块

慢醇发表于 2022-12-24 14:18

S50（M1）卡介绍1.S50（M1）卡基础知识1.每张卡有唯一的序列号，32位
2.卡的容量是8Kbit的EEPROM
3.分为16个扇区，每个扇区分为4块，每块16个字节，以块为存取单位
4.每个扇区都有独立的一组密码和访问控制2.内部信息扇区0的块0用来固化厂商代码；每个扇区的块3作为控制块，存放：密码A（6字节）、存取控制（4字节）、密码B（6字节）
每个扇区的块0、1、2作为数据块，其作用如下：1.作为一般的数据存储，可以对其中的数据进行读写操作2.用作数据值，可以进行初始化值、加值、减值、读值操作
3.存取控制每个扇区的密码和存取控制都是独立的，存取控制是4个字节，即32位（在块3中）。每个块都有存取条件，存取条件是由密码和存取控制共同决定的。

慢醇发表于 2022-12-24 14:25

每个块都有相应的三个控制位，这三个控制位存在于存取控制字节中，相应的控制位决定了该块的访问权限，控制位如图：

慢醇发表于 2022-12-24 14:29

就是说，每个扇区的所有块的存取条件控制位，都放在了该扇区的块3中，如图：

慢醇发表于 2022-12-24 14:41

数据块的存取控制
对数据块，与就是块0、1、2的存取控制是由对应块的控制位来决定的：

慢醇发表于 2022-12-24 14:43

从表中得知：对数据块的存取控制，由于存取控制由三个控制位所决定，所以相应的访问条件就产生了9种。
要想对数据块进行操作，首先要看该数据块的控制位是否允许对数据块的操作，如果允许操作，再看需要验证什么密码，只有验证密码正确后才可以对该数据块执行相应操作。
一般密码A的初始值都是0xFF…

慢醇发表于 2022-12-24 14:45

控制块的存取控
块3（控制块）的存取操作与数据块不同，如图：

慢醇发表于 2022-12-24 14:54

工作原理
电气部分：
卡片的电气部分由一个天线和一个ASIC组成。
天线：就是几组绕线的线圈，体积小，已经封装在卡片内
ASIC：ASIC即专用集成电路，是指应特定用户要求和特定电子系统的需要而设计、制造的集成电路。目前用CPLD（复杂可编程逻辑器件）和 FPGA（现场可编程逻辑阵列）来进行ASIC设计是最为流行的方式之一，它们的共性是都具有用户现场可编程特性，都支持边界扫描技术，但两者在集成度、速度以及编程方式上具有各自的特点，这样理解，ASIC就是卡片特点的一个集成电路。
卡片的ASIC包含了一个高速（106KB）的RF接口、一个控制单元、一个8K的EEPROM

慢醇发表于 2022-12-24 15:00

工作过程：
读卡器会向M1卡发送一组固定频率的电磁波，卡片内有一个LC串联谐振电路，其工作频率与读卡器发送的电磁波频率相同，遂在电磁波的激励下，LC串联谐振电路会发生共振，从而使电容内产生电荷，在电容的另一端接有一个单向导电的电子泵，电子泵将产生的电荷转移到另一个电容中存储。当存储电容中的电荷达到2V的时候，此时电容就作为电源为其他电路提供工作电压，所以卡片就可以向读卡器发送数据，或者从读卡器接收数据，实现了读卡器与卡片的通信。

慢醇发表于 2022-12-24 15:01

M1与读卡器的通信
通信的流程图如示：

慢醇发表于 2022-12-24 15:02

复位应答（Request）
M1卡的通信协议和通信波特率是定义好的，当有卡片进入读卡器的工作范围时，读卡器要以特定的协议与卡片通信，从而确定卡片的卡型。

防冲突机制（Anticollision Loop）
当有多张卡片进入读写器操作范围时，会从中选择一张卡片进行操作，并返回选中卡片的序列号。

选择卡片（Select Tag）
选择被选中的卡的序列号，并同时返回卡的容量代码。

慢醇发表于 2022-12-24 15:03

三次相互确认（3 Pass Authentication）
选定要处理的卡片后，读写器就要确定访问的扇区号，并且对扇区密码进行密码校验。在三次互相认证后就可以通过加密流进行通信。每次在选择扇区的时候都要进行扇区的密码校验。

慢醇发表于 2022-12-24 15:08

对数据块的操作
读（Read）:读一个块的数据；
写（Write）：在一个块中写数据；
加（Increment）：对数据块中的数值进行加值；
减（Decrement）：对数据块中的数值进行减值；
传输（Transfer）：将数据寄存器中的内容写入数据块中；
中止（Halt）：暂停卡片的工作；

慢醇发表于 2022-12-24 15:10

RC522工程代码详解
1.RC522与M1通信
用户通过单片机初始化RC522，然后通过单片机控制RC522与M1通信，那单片机是怎样与RC522通信的呢？
RC522通过SPI接口与单片机（STM32）通信，单片机向RC522内的寄存器写入特定的指令，RC522会根据寄存器中的值来执行相关操作，并与M1通信。所以要控制RC522，就必须了解RC522的寄存器和一些相关指令，这些东西厂家都会提供，所以我们只需要复制粘贴到我们的工程中使用即可。下面分享一下相关寄存器的地址和指令：

慢醇发表于 2022-12-24 15:11

/
//RC522命令字
/
#define PCD_IDLE          0x00             //取消当前命令
#define PCD_AUTHENT       0x0E             //验证密钥
#define PCD_RECEIVE       0x08             //接收数据
#define PCD_TRANSMIT       0x04             //发送数据
#define PCD_TRANSCEIVE    0x0C             //发送并接收数据
#define PCD_RESETPHASE    0x0F             //复位
#define PCD_CALCCRC       0x03             //CRC计算

/
//Mifare_One卡片命令字
/
#define PICC_REQIDL       0x26             //寻天线区内未进入休眠状态
#define PICC_REQALL       0x52             //寻天线区内全部卡
#define PICC_ANTICOLL1    0x93             //防冲撞
#define PICC_ANTICOLL2    0x95             //防冲撞
#define PICC_AUTHENT1A    0x60             //验证A密钥
#define PICC_AUTHENT1B    0x61             //验证B密钥
#define PICC_READ          0x30             //读块
#define PICC_WRITE          0xA0             //写块
#define PICC_DECREMENT    0xC0             //扣款
#define PICC_INCREMENT    0xC1             //充值
#define PICC_RESTORE       0xC2             //调块数据到缓冲区
#define PICC_TRANSFER       0xB0             //保存缓冲区中数据
#define PICC_HALT          0x50             //休眠

/* RC522FIFO长度定义 */
#define DEF_FIFO_LENGTH    64             //FIFO size=64byte
#define MAXRLEN18

/* RC522寄存器定义 */
// PAGE 0
#define RFU00             0x00 //保留
#define CommandReg          0x01 //启动和停止命令的执行
#define ComIEnReg          0x02 //中断请求传递的使能（Enable/Disable）
#define DivlEnReg          0x03 //中断请求传递的使能
#define ComIrqReg          0x04 //包含中断请求标志
#define DivIrqReg          0x05 //包含中断请求标志
#define ErrorReg          0x06 //错误标志，指示执行的上个命令的错误状态
#define Status1Reg          0x07 //包含通信的状态标识
#define Status2Reg          0x08 //包含接收器和发送器的状态标志
#define FIFODataReg       0x09 //64字节FIFO缓冲区的输入和输出
#define FIFOLevelReg       0x0A //指示FIFO中存储的字节数
#define WaterLevelReg       0x0B //定义FIFO下溢和上溢报警的FIFO深度
#define ControlReg          0x0C //不同的控制寄存器
#define BitFramingReg       0x0D //面向位的帧的调节
#define CollReg             0x0E //RF接口上检测到的第一个位冲突的位的位置
#define RFU0F             0x0F //保留
// PAGE 1
#define RFU10             0x10 //保留
#define ModeReg             0x11 //定义发送和接收的常用模式
#define TxModeReg          0x12 //定义发送过程的数据传输速率
#define RxModeReg          0x13 //定义接收过程中的数据传输速率
#define TxControlReg       0x14 //控制天线驱动器管教TX1和TX2的逻辑特性
#define TxAutoReg          0x15 //控制天线驱动器的设置
#define TxSelReg          0x16 //选择天线驱动器的内部源
#define RxSelReg          0x17 //选择内部的接收器设置
#define RxThresholdReg    0x18 //选择位译码器的阈值
#define DemodReg          0x19 //定义解调器的设置
#define RFU1A             0x1A //保留
#define RFU1B             0x1B //保留
#define MifareReg          0x1C //控制ISO 14443/MIFARE模式中106kbit/s的通信
#define RFU1D             0x1D //保留
#define RFU1E             0x1E //保留
#define SerialSpeedReg    0x1F //选择串行UART接口的速率
// PAGE 2
#define RFU20             0x20 //保留
#define CRCResultRegM       0x21 //显示CRC计算的实际MSB值
#define CRCResultRegL       0x22 //显示CRC计算的实际LSB值
#define RFU23             0x23 //保留
#define ModWidthReg       0x24 //控制ModWidth的设置
#define RFU25             0x25 //保留
#define RFCfgReg          0x26 //配置接收器增益
#define GsNReg             0x27 //选择天线驱动器管脚（TX1和TX2）的调制电导
#define CWGsCfgReg          0x28 //选择天线驱动器管脚的调制电导
#define ModGsCfgReg       0x29 //选择天线驱动器管脚的调制电导
#define TModeReg          0x2A //定义内部定时器的设置
#define TPrescalerReg       0x2B //定义内部定时器的设置
#define TReloadRegH       0x2C //描述16位长的定时器重装值
#define TReloadRegL       0x2D //描述16位长的定时器重装值
#define TCounterValueRegH 0x2E
#define TCounterValueRegL 0x2F //显示16位长的实际定时器值
// PAGE 3
#define RFU30             0x30 //保留
#define TestSel1Reg       0x31 //常用测试信号配置
#define TestSel2Reg       0x32 //常用测试信号配置和PRBS控制
#define TestPinEnReg       0x33 //D1-D7输出驱动器的使能管脚（仅用于串行接口）
#define TestPinValueReg    0x34 //定义D1-D7用作I/O总线时的值
#define TestBusReg          0x35 //显示内部测试总线的状态
#define AutoTestReg       0x36 //控制数字自测试
#define VersionReg          0x37 //显示版本
#define AnalogTestReg       0x38 //控制管脚AUX1和AUX2
#define TestDAC1Reg       0x39 //定义TestDAC1的测试值
#define TestDAC2Reg       0x3A //定义TestDAC2的测试值
#define TestADCReg          0x3B //显示ADCI和Q通道的实际值
#define RFU3C             0x3C //保留
#define RFU3D             0x3D //保留
#define RFU3E             0x3E //保留
#define RFU3F                0x3F //保留

/* 和RC522通信时返回的错误代码 */
#define MI_OK             0x26
#define MI_NOTAGERR       0xcc
#define MI_ERR             0xbb

慢醇发表于 2022-12-24 15:14

既然RC522是通过SPI与单片机通信的，所以就会有相应的引脚配置，下面给出相关引脚的配置和一些引脚操作宏定义：
/* RC522引脚连接说明（SPI1的引脚）：
CS:PA4( 接的SDA引脚 )
SCK:PA5
MISO:PA6
MOSI:PA7
RST:PB0
*/
void RC522_GPIO_Init( void )
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE );

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4;
GPIO_Init( GPIOA, &GPIO_InitStructure );
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;
GPIO_Init( GPIOA, &GPIO_InitStructure );
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7;
GPIO_Init( GPIOA, &GPIO_InitStructure );
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
GPIO_Init( GPIOB, &GPIO_InitStructure );
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;
GPIO_Init( GPIOA, &GPIO_InitStructure );
}

/* IO口操作函数 */
#define RC522_CS_Enable()       GPIO_ResetBits ( GPIOA, GPIO_Pin_4 )
#define RC522_CS_Disable()    GPIO_SetBits ( GPIOA, GPIO_Pin_4 )

#define RC522_Reset_Enable()    GPIO_ResetBits( GPIOB, GPIO_Pin_0 )
#define RC522_Reset_Disable() GPIO_SetBits( GPIOB, GPIO_Pin_0 )

#define RC522_SCK_0()          GPIO_ResetBits( GPIOA, GPIO_Pin_5 )
#define RC522_SCK_1()          GPIO_SetBits( GPIOA, GPIO_Pin_5 )

#define RC522_MOSI_0()          GPIO_ResetBits( GPIOA, GPIO_Pin_7 )
#define RC522_MOSI_1()          GPIO_SetBits( GPIOA, GPIO_Pin_7 )

#define RC522_MISO_GET()       GPIO_ReadInputDataBit( GPIOA, GPIO_Pin_6 )

慢醇发表于 2022-12-24 15:16

我是通过软件模拟SPI与RC522通信的，SPI发送接收字节的代码如下（高位先行）：
/* 软件模拟SPI发送一个字节数据，高位先行 */
void RC522_SPI_SendByte( uint8_t byte )
{
uint8_t n;
for( n=0;n<8;n++ )
{
if( byte&0x80 )
RC522_MOSI_1();
else
RC522_MOSI_0();

Delay_us(200);
RC522_SCK_0();
Delay_us(200);
RC522_SCK_1();
Delay_us(200);

byte<<=1;
}
}

/* 软件模拟SPI读取一个字节数据，先读高位 */
uint8_t RC522_SPI_ReadByte( void )
{
uint8_t n,data;
for( n=0;n<8;n++ )
{
data<<=1;
RC522_SCK_0();
Delay_us(200);

if( RC522_MISO_GET()==1 )
data|=0x01;

Delay_us(200);
RC522_SCK_1();
Delay_us(200);

}
return data;
}

慢醇发表于 2022-12-24 15:20

单片机和RC522之间的通信基础机制就建立起来了，下一步就是建立在通信基础上的操作了。

慢醇发表于 2022-12-24 15:21

STM32对RC522寄存器的操作
上面说了，单片机是向RC522的寄存器操作来驱动RC522的，所以会有这几种基本操作：

读取RC522指定寄存器的值
向RC522指定寄存器中写入指定的数据
置位RC522指定寄存器的指定位
清位RC522指定寄存器的指定位

慢醇发表于 2022-12-24 15:23

下面给出这些操作的函数实现：
/**
* @brief：读取RC522指定寄存器的值
* @param：Address:寄存器的地址
* @retval ：寄存器的值
*/

知道了对RC522寄存器的操作，就可以结合相关的指令，对RC522写入指令控制RC522了，下面接收一下RC522的基本操作。
uint8_t RC522_Read_Register( uint8_t Address )
{
uint8_t data,Addr;

Addr = ( (Address<<1)&0x7E )|0x80;

RC522_CS_Enable();
RC522_SPI_SendByte( Addr );
data = RC522_SPI_ReadByte();//读取寄存器中的值
RC522_CS_Disable();

return data;
}

/**
* @brief：向RC522指定寄存器中写入指定的数据
* @param：Address：寄存器地址
      data：要写入寄存器的数据
* @retval ：无
*/
void RC522_Write_Register( uint8_t Address, uint8_t data )
{
uint8_t Addr;

Addr = ( Address<<1 )&0x7E;

RC522_CS_Enable();
RC522_SPI_SendByte( Addr );
RC522_SPI_SendByte( data );
RC522_CS_Disable();

}

/**
* @brief：置位RC522指定寄存器的指定位
* @param：Address：寄存器地址
      mask：置位值
* @retval ：无
*/
void RC522_SetBit_Register( uint8_t Address, uint8_t mask )
{
uint8_t temp;
/* 获取寄存器当前值 */
temp = RC522_Read_Register( Address );
/* 对指定位进行置位操作后，再将值写入寄存器 */
RC522_Write_Register( Address, temp|mask );
}

/**
* @brief：清位RC522指定寄存器的指定位
* @param：Address：寄存器地址
      mask：清位值
* @retval ：无
*/
void RC522_ClearBit_Register( uint8_t Address, uint8_t mask )
{
uint8_t temp;
/* 获取寄存器当前值 */
temp = RC522_Read_Register( Address );
/* 对指定位进行清位操作后，再将值写入寄存器 */
RC522_Write_Register( Address, temp&(~mask) );
}

慢醇发表于 2022-12-24 15:24

STM32对RC522的基础通信
上面说了寄存器、指令、对寄存器的操作，这里介绍一些对RC522的基本操作，包括：

开启天线
关闭天线
复位RC522
设置RC522工作方式

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