从0开始设计_基于STM32F1的RC522读写卡

21小跑堂 · 发表于 2022-4-17 09:43

#申请原创# @21小跑堂

1.介绍
看网上很多RC522的教程都是基于读卡ID的，这个对于很多应用来说其实没有什么用，最近刚好有个项目需要读写卡，而RC522又是非常常用的且不容易缺货的芯片，所以准备用RC522来进行读写卡。
2.设备准备
首先准备一个开发板和一个RC522模块，开发板这里我选择正点原子的精英板（STM32F103ZET6），具体如下板子如下图1所示。

图1

接下来就是接线，我选择的是SPI2，对应的接线如下：
RST -->  PC4
MISO -->  PB14
MOSI -->  PB15
SCK -->  PB13
SDA -->  PB0
上面是硬件名称的相应接口，对于SPI来说SDA就是SPI的CS（片选）线，记得RC522模块的供电采用3.3V，可别接成5V了。
3.工程配置
首先打开外部时钟，配置如下图2所示。

图2

根据外部晶振配置对应的外部晶振频率，设置为最大的72MB。

图3

配置SPI2，首先配置位数，频率，以及模式，片选采用软件方式。

图4

接下来配置引脚，由于片选已经采用软件的方式，所以只需要配置MISO，MOSI和SCK了。

图5

RST和CS直接采用GPIO的配置。

图6

最后配置一下UART即可，选择115200波特率，引脚默认。

图7

设置完成之后，所有引脚如图8所示。

图8

4.程序编写
首先需要导入RC522的库，只有两个文件分别是【RC522.c】和【RC522.h】。
接下来修改RC522.c中的硬件接口，将SPI读写修改成如下代码。

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#include "RC522.h"



//三目运算符true取前面那个

#define RS522_RST(N) HAL_GPIO_WritePin(RC522_RST_GPIO_Port, RC522_RST_Pin, N==1?GPIO_PIN_SET:GPIO_PIN_RESET)

#define RS522_NSS(N) HAL_GPIO_WritePin(RC522_CS_GPIO_Port, RC522_CS_Pin, N==1?GPIO_PIN_SET:GPIO_PIN_RESET)

#define osDelay HAL_Delay

/**************************************************************************************

* 函数名称：MFRC_Init

* 功能描述：MFRC初始化

* 入口参数：无

* 出口参数：无

* 返 回 值：无

* 说    明：MFRC的SPI接口速率为0~10Mbps

***************************************************************************************/

void MFRC_Init(void)

{

    RS522_NSS(1);

    RS522_RST(1);

}



/**************************************************************************************

* 函数名称: SPI_RW_Byte

* 功能描述: 模拟SPI读写一个字节

* 入口参数: -byte:要发送的数据

* 出口参数: -byte:接收到的数据

***************************************************************************************/

static uint8_t ret;       //些函数是HAL与标准库不同和地方，【读写函数】

uint8_t SPI2_RW_Byte(uint8_t byte)

{

    HAL_SPI_TransmitReceive(&hspi2, &byte, &ret, 1, 10);//把byte写入，并读出一个值 存入ret 

    return   ret;                 //入口是byte的地址，读取时用的也是ret的地址；1：一次只写入一个值 10：timeout     

}   



/**************************************************************************************

* 函数名称：MFRC_WriteReg

* 功能描述：写一个寄存器

* 入口参数：-addr:待写的寄存器地址

*           -data:待写的寄存器数据

* 出口参数：无

* 返 回 值：无

* 说    明：无

***************************************************************************************/

void MFRC_WriteReg(uint8_t addr, uint8_t data)

{

    uint8_t AddrByte;

    AddrByte = (addr << 1 ) & 0x7E; //求出地址字节

    RS522_NSS(0);                   //NSS拉低

    SPI2_RW_Byte(AddrByte);         //写地址字节

    SPI2_RW_Byte(data);             //写数据

    RS522_NSS(1);                   //NSS拉高

}





/**************************************************************************************

* 函数名称：MFRC_ReadReg

* 功能描述：读一个寄存器

* 入口参数：-addr:待读的寄存器地址

* 出口参数：无

* 返 回 值：-data:读到寄存器的数据

* 说    明：无

***************************************************************************************/

uint8_t MFRC_ReadReg(uint8_t addr)

{

    uint8_t AddrByte, data;

    AddrByte = ((addr << 1 ) & 0x7E ) | 0x80;   //求出地址字节

    RS522_NSS(0);                               //NSS拉低

    SPI2_RW_Byte(AddrByte);                     //写地址字节

    data = SPI2_RW_Byte(0x00);                  //读数据

    RS522_NSS(1);                               //NSS拉高

    return data;

}

其他接口保持不变，我们来看一下RC522提供的接口和指令有哪些。

复制

#ifndef _RC522_H

#define _RC522_H



//头文件

//************************************************

#include "gpio.h"//要一些引脚上的宏定义

#include "spi.h"//硬件SPI的定义

#include "printf.h"

#include "main.h"//Laber User上的宏定义

//************************************************



//MFRC522驱动程序

//************************************************



/*MFRC522寄存器定义*/

//PAGE0

#define MFRC_RFU00                      0x00    

#define MFRC_CommandReg                 0x01    

#define MFRC_ComIEnReg                     0x02    

#define MFRC_DivlEnReg                     0x03    

#define MFRC_ComIrqReg                     0x04    

#define MFRC_DivIrqReg                     0x05

#define MFRC_ErrorReg                      0x06    

#define MFRC_Status1Reg                    0x07    

#define MFRC_Status2Reg                    0x08    

#define MFRC_FIFODataReg                   0x09

#define MFRC_FIFOLevelReg                  0x0A

#define MFRC_WaterLevelReg                 0x0B

#define MFRC_ControlReg                    0x0C

#define MFRC_BitFramingReg                 0x0D

#define MFRC_CollReg                       0x0E

#define MFRC_RFU0F                         0x0F

//PAGE1     

#define MFRC_RFU10                         0x10

#define MFRC_ModeReg                       0x11

#define MFRC_TxModeReg                     0x12

#define MFRC_RxModeReg                     0x13

#define MFRC_TxControlReg                  0x14

#define MFRC_TxAutoReg                     0x15 //中文手册有误

#define MFRC_TxSelReg                      0x16

#define MFRC_RxSelReg                      0x17

#define MFRC_RxThresholdReg                0x18

#define MFRC_DemodReg                      0x19

#define MFRC_RFU1A                         0x1A

#define MFRC_RFU1B                         0x1B

#define MFRC_MifareReg                     0x1C

#define MFRC_RFU1D                         0x1D

#define MFRC_RFU1E                         0x1E

#define MFRC_SerialSpeedReg                0x1F

//PAGE2    

#define MFRC_RFU20                         0x20  

#define MFRC_CRCResultRegM                 0x21

#define MFRC_CRCResultRegL                 0x22

#define MFRC_RFU23                         0x23

#define MFRC_ModWidthReg                   0x24

#define MFRC_RFU25                         0x25

#define MFRC_RFCfgReg                      0x26

#define MFRC_GsNReg                        0x27

#define MFRC_CWGsCfgReg                    0x28

#define MFRC_ModGsCfgReg                   0x29

#define MFRC_TModeReg                      0x2A

#define MFRC_TPrescalerReg                 0x2B

#define MFRC_TReloadRegH                   0x2C

#define MFRC_TReloadRegL                   0x2D

#define MFRC_TCounterValueRegH             0x2E

#define MFRC_TCounterValueRegL             0x2F

//PAGE3      

#define MFRC_RFU30                         0x30

#define MFRC_TestSel1Reg                   0x31

#define MFRC_TestSel2Reg                   0x32

#define MFRC_TestPinEnReg                  0x33

#define MFRC_TestPinValueReg               0x34

#define MFRC_TestBusReg                    0x35

#define MFRC_AutoTestReg                   0x36

#define MFRC_VersionReg                    0x37

#define MFRC_AnalogTestReg                 0x38

#define MFRC_TestDAC1Reg                   0x39  

#define MFRC_TestDAC2Reg                   0x3A   

#define MFRC_TestADCReg                    0x3B   

#define MFRC_RFU3C                         0x3C   

#define MFRC_RFU3D                         0x3D   

#define MFRC_RFU3E                         0x3E   

#define MFRC_RFU3F                         0x3F



/*MFRC522的FIFO长度定义*/

#define MFRC_FIFO_LENGTH                       64 



/*MFRC522传输的帧长定义*/

#define MFRC_MAXRLEN                18                



/*MFRC522命令集,中文手册P59*/

#define MFRC_IDLE                              0x00        //取消当前命令的执行

#define MFRC_CALCCRC                           0x03    //激活CRC计算

#define MFRC_TRANSMIT                          0x04    //发送FIFO缓冲区内容

#define MFRC_NOCMDCHANGE            0x07        //无命令改变

#define MFRC_RECEIVE                           0x08    //激活接收器接收数据

#define MFRC_TRANSCEIVE                        0x0C    //发送并接收数据

#define MFRC_AUTHENT                           0x0E    //执行Mifare认证(验证密钥)

#define MFRC_RESETPHASE                        0x0F    //复位MFRC522



/*MFRC522通讯时返回的错误代码*/

#define MFRC_OK                         (char)(0)

#define MFRC_NOTAGERR                    (char)(-1)

#define MFRC_ERR                        (char)(-2)



/*MFRC522函数声明*/

void MFRC_Init(void);

void MFRC_WriteReg(uint8_t addr, uint8_t data);

uint8_t MFRC_ReadReg(uint8_t addr);

void MFRC_SetBitMask(uint8_t addr, uint8_t mask);

void MFRC_ClrBitMask(uint8_t addr, uint8_t mask);

void MFRC_CalulateCRC(uint8_t *pInData, uint8_t len, uint8_t *pOutData);

char MFRC_CmdFrame(uint8_t cmd, uint8_t *pInData, uint8_t InLenByte, uint8_t *pOutData, uint16_t *pOutLenBit);

//********************************************************************



//MFRC552与MF1卡通讯接口程序

//*********************************************************************

/*Mifare1卡片命令字*/

#define PICC_REQIDL                   0x26                       //寻天线区内未进入休眠状态的卡

#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                       //减值(扣除)

#define PICC_INCREMENT                0xC1                       //增值(充值)

#define PICC_TRANSFER                 0xB0                       //转存(传送)

#define PICC_RESTORE                  0xC2                       //恢复(重储)

#define PICC_HALT                     0x50                       //休眠



/*PCD通讯时返回的错误代码*/

#define PCD_OK                         (char)0                                //成功

#define PCD_NOTAGERR            (char)(-1)                        //无卡

#define PCD_ERR                        (char)(-2)                        //出错



/*PCD函数声明*/

void PCD_Init(void);//读写器初始化

void PCD_Reset(void);

void PCD_AntennaOn(void);

void PCD_AntennaOff(void);

char PCD_Request(uint8_t RequestMode, uint8_t *pCardType);  //寻卡，并返回卡的类型

char PCD_Anticoll(uint8_t *pSnr);                           //防冲突,返回卡号

char PCD_Select(uint8_t *pSnr);                             //选卡

char PCD_AuthState(uint8_t AuthMode, uint8_t BlockAddr, uint8_t *pKey, uint8_t *pSnr); //验证密码(密码A和密码B)   

char PCD_WriteBlock(uint8_t BlockAddr, uint8_t *pData);   //写数据

char PCD_ReadBlock(uint8_t BlockAddr, uint8_t *pData);    //读数据

char PCD_Value(uint8_t mode, uint8_t BlockAddr, uint8_t *pValue);   

char PCD_BakValue(uint8_t sourceBlockAddr, uint8_t goalBlockAddr);                                 

char PCD_Halt(void);

//******************************************************************************************



#endif

不过接下来我们需要测试一下，SPI是否正常，接上便携示波器，最近出门在外，不方便带示波器，所以带了一个LOTO的便携示波器，不过他刚好有逻辑分析仪的功能，刚好测试一下它的性能，接线图如下，需要将ChA口接到时钟线上，这样才能执行触发功能。

图9

然后将代码进入调试，进入读寄存器函数，在进入前打个断点，然后开启LOTO示波器的触发功能，然后运行到读取结束，可以看到读取到了【0x83】这个值。

图10

再来看看逻辑分析仪读取到的值，可以看到也是【0x83】，说明这个逻辑分析仪性能还行。

图11

SPI功能测试完了，接下来就要进行读写卡了。首先科普一下读写卡的整个过程【寻卡-》放冲撞-》选卡-》解密卡-》读/写卡】。
按照上面的流程，调用相关的函数，整体代码如下。

复制

/* USER CODE BEGIN Header */

/**

  ******************************************************************************

  * [url=home.php?mod=space&uid=288409]@file[/url]           : main.c

  * [url=home.php?mod=space&uid=247401]@brief[/url]          : Main program body

  ******************************************************************************

  * @attention

  *

  * <h2><center>© Copyright (c) 2021 STMicroelectronics.

  * All rights reserved.</center></h2>

  *

  * This software component is licensed by ST under BSD 3-Clause license,

  * the "License"; You may not use this file except in compliance with the

  * License. You may obtain a copy of the License at:

  *                        opensource.org/licenses/BSD-3-Clause

  *

  ******************************************************************************

  */

/* USER CODE END Header */

/* Includes ------------------------------------------------------------------*/

#include "main.h"

#include "spi.h"

#include "usart.h"

#include "gpio.h"



/* Private includes ----------------------------------------------------------*/

/* USER CODE BEGIN Includes */

#include "delay.h"

#include "printf.h"

#include "rc522.h"

#include "string.h"

/* USER CODE END Includes */



/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/

/* USER CODE BEGIN PTD */



/* USER CODE END PTD */



/* Private define ------------------------------------------------------------*/

/* USER CODE BEGIN PD */

/* USER CODE END PD */



/* Private macro -------------------------------------------------------------*/

/* USER CODE BEGIN PM */



/* USER CODE END PM */



/* Private variables ---------------------------------------------------------*/



/* USER CODE BEGIN PV */



/* USER CODE END PV */



/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/

void SystemClock_Config(void);

/* USER CODE BEGIN PFP */



/* USER CODE END PFP */



/* Private user code ---------------------------------------------------------*/

/* USER CODE BEGIN 0 */

uint8_t key_A[6] = {0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF};

char *WriteData = {"1234567890ABCDEF"};

char ReadData[16] = {0};

/* USER CODE END 0 */



/**

  * @brief  The application entry point.

  * @retval int

  */

int main(void)

{

  /* USER CODE BEGIN 1 */

  char pcd_err = 0;

  /* USER CODE END 1 */



  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/



  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */

  HAL_Init();



  /* USER CODE BEGIN Init */



  /* USER CODE END Init */



  /* Configure the system clock */

  SystemClock_Config();



  /* USER CODE BEGIN SysInit */



  /* USER CODE END SysInit */



  /* Initialize all configured peripherals */

  MX_GPIO_Init();

  MX_USART1_UART_Init();

  MX_SPI2_Init();

  /* USER CODE BEGIN 2 */

  //初始化

  //*************************

  PCD_Init();//RC522初始化

  //*************************

  //全局变量

  //*************************

  uint8_t RxBuffer[4];

  char Card_ID[8];

  //*************************

  /* USER CODE END 2 */



  /* Infinite loop */

  /* USER CODE BEGIN WHILE */

  while (1)

  {

    /* USER CODE END WHILE */



    /* USER CODE BEGIN 3 */

    pcd_err = PCD_Request(PICC_REQIDL, RxBuffer);//返回值为0，代表寻卡成功；并把卡类型存入RxBuffer中

    if(pcd_err == PCD_OK)

    {

        uint16_t cardType = (RxBuffer[0] << 8) | RxBuffer[1];

        

        printf("卡类型：0x%04X\r\n", cardType);

        

        pcd_err = PCD_Anticoll(RxBuffer);   //防冲撞，完成这部就可以简单地 读取卡号，本次不涉及更高层次应用

        if(pcd_err == PCD_OK)

        {

            sprintf(Card_ID,"%x%x%x%x",RxBuffer[0],RxBuffer[1],RxBuffer[2],RxBuffer[3]);

            printf("ID=%s\r\n",Card_ID);

        }

        

        pcd_err = PCD_Select((uint8_t *)RxBuffer);       //选卡

        if(pcd_err == PCD_OK)

        {

            printf("Select Card OK\r\n");

        }

        else

        {

            printf("Select Card Error\r\n");

        }

        

        pcd_err = PCD_AuthState(PICC_AUTHENT1A, 5, key_A, RxBuffer);    //解密

        if(pcd_err == PCD_OK)

        {

            printf("Auth Card OK\r\n");

        }

        else

        {

            printf("Auth Card Error\r\n");

        }

        

        pcd_err = PCD_WriteBlock(6, (uint8_t *)WriteData);  //写卡

        if(pcd_err == PCD_OK)

        {

            printf("写卡成功\r\n");

        }

        else

        {

            printf("写卡失败:%d\r\n",pcd_err);

        }

        

        HAL_Delay(1);

        pcd_err = PCD_ReadBlock(6, (uint8_t *)ReadData);    //读卡

        if(pcd_err == PCD_OK)

        {

            printf("读卡成功:%s\r\n", ReadData);

        }

        else

        {

            printf("读卡失败:%d\r\n",pcd_err);

        }

        

        PCD_Halt();

        

        memset(RxBuffer, 0, sizeof(RxBuffer));//清空字符串,这里要清除RxBuffer才行

        HAL_Delay(1000);

    }

    HAL_Delay(100);

  }

  /* USER CODE END 3 */

}



/**

  * @brief System Clock Configuration

  * @retval None

  */

void SystemClock_Config(void)

{

  RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};

  RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};



  /** Initializes the RCC Oscillators according to the specified parameters

  * in the RCC_OscInitTypeDef structure.

  */

  RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;

  RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;

  RCC_OscInitStruct.HSEPredivValue = RCC_HSE_PREDIV_DIV1;

  RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;

  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;

  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;

  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLMUL = RCC_PLL_MUL9;

  if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)

  {

    Error_Handler();

  }

  /** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks

  */

  RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK

                              |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;

  RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;

  RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;

  RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;

  RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;



  if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_2) != HAL_OK)

  {

    Error_Handler();

  }

}



/* USER CODE BEGIN 4 */



/* USER CODE END 4 */



/**

  * @brief  This function is executed in case of error occurrence.

  * @retval None

  */

void Error_Handler(void)

{

  /* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug */

  /* User can add his own implementation to report the HAL error return state */

  __disable_irq();

  printf("error\r\n");

  while (1)

  {

  }

  /* USER CODE END Error_Handler_Debug */

}



#ifdef  USE_FULL_ASSERT

/**

  * @brief  Reports the name of the source file and the source line number

  *         where the assert_param error has occurred.

  * @param  file: pointer to the source file name

  * @param  line: assert_param error line source number

  * @retval None

  */

void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line)

{

  /* USER CODE BEGIN 6 */

  /* User can add his own implementation to report the file name and line number,

     ex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) */

  /* USER CODE END 6 */

}

#endif /* USE_FULL_ASSERT */



/************************ (C) COPYRIGHT STMicroelectronics *****END OF FILE****/

代码是先进**，然后进**，再进**。关于解密，卡默认的密码是【FFFFFFFFFFFF】，一共是6个【0xFF】。
最终的输出结果如下图12所示，写入【“1234567890ABCDEF”】内容，读出的也是【“1234567890ABCDEF”】内容。

图12

5.总结
SPI配置下来还是比较简单的，这个工程最主要的还是得读懂RC522的工作流程，如果能对IC卡进行读写，项目的基本功能就实现了，后续只要调用相关的接口接可以了，这次的分享就到这里了！
项目工程（由于分卷原因，需要重新命名，把.00x放在.zip后面）：

RC522.001.zip (9 MB, 下载次数: 32)

RC522.002.zip (7.62 MB, 下载次数: 27)

发表于 2022-4-28 14:51

这是？
射频卡么

发表于 2022-4-28 21:33

问一下，这个压缩包解压错误

发表于 2022-4-28 22:14

有没有错误返回代码呀，

发表于 2022-4-29 14:34

射频卡价格一般在多少

发表于 2022-5-29 08:34

spi读写数据，简单可靠一些。

发表于 2022-5-29 09:53

RC522如何读写卡？

发表于 2022-5-29 11:43

RC522效果怎么样？

发表于 2022-5-29 15:36

挺不错啊~

发表于 2022-5-29 19:28

有的时候读不到卡，这个是什么问题呢？

发表于 2022-6-7 11:36

RC522可以用哪些元件来组合?

发表于 2022-6-7 11:44

RC522的最大读取距离是多少呢？

发表于 2022-6-7 17:36

RC522发射的射频信号频率是多少?

发表于 2022-6-20 17:31

rc522 怎么搞增加感应距离

发表于 2022-6-20 18:26

单片机程序怎么样？

发表于 2022-6-22 20:41

之前用过RC522 ，只是读取卡号而已。

发表于 2022-6-22 21:58

rc500引脚与rc522引脚有区别吗

发表于 2022-6-23 20:08

rc522射频卡,寻卡的时候很不稳定怎么办

发表于 2022-6-24 11:24

mfrc522模块可以接5v单片机吗

发表于 2022-6-24 12:30

为什么RC522的IRQ要空置

[STM32F1] 从0开始设计_基于STM32F1的RC522读写卡

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