驱动RFID-RC522模块

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。

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：

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：

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：

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…

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：

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

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。

M1与读卡器的通信
通信的流程图如示：

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。

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。

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；

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：

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//RC522命令字

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#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



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//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



/* RC522  FIFO长度定义 */

#define DEF_FIFO_LENGTH       64                 //FIFO size=64byte

#define MAXRLEN  18





/* 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

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：

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/* 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 )

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）：

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/* 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;

}

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。

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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

下面给出这些操作的函数实现：

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/**

  * [url=home.php?mod=space&uid=247401]@brief[/url]  ：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) );

}

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