STM32+RC522 - 射频IC识别模块

只看该作者 · 2025-3-9 08:03

一、引言
在物联网和智能识别领域，射频识别（RFID）技术发挥着重要作用。RC522 是一款高度集成的非接触式读写卡芯片，工作在 13.56MHz 频率，支持 ISO/IEC 14443A 协议，可用于识别 Mifare 系列的射频卡。结合 STM32 微控制器强大的处理能力，我们可以实现一个高效、稳定的射频 IC 识别系统。本文将详细介绍如何使用 STM32 与 RC522 模块搭建射频 IC 识别系统，并给出相应的代码示例。

二、RC522 模块概述
2.1 主要特性
高集成度：内置了射频发射器、接收器、调制解调器和电源管理电路，可直接驱动天线。
多协议支持：支持 ISO/IEC 14443A/MIFARE 协议，能与多种类型的射频卡进行通信。
通信接口丰富：支持 SPI、I2C 和 UART 三种通信接口，方便与不同的微控制器连接。
2.2 引脚说明

三、硬件连接
以 STM32F103C8T6 为例，将 RC522 模块与 STM32 进行连接，具体连接方式如下：

四、STM32 与 RC522 通信的软件实现
4.1 SPI 接口初始化
在 STM32 中，我们使用 SPI 接口与 RC522 进行通信。以下是 SPI 接口初始化的代码：

#include "stm32f10x.h"

void SPI1_Init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure;

// 使能 SPI1 和 GPIOA 时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SPI1 | RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);

// 配置 SPI1 引脚：SCK、MISO、MOSI
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

// 配置 NSS 引脚
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_4); // NSS 默认高电平

// 配置 SPI1
SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex;
SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master;
SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b;
SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_Low;
SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_1Edge;
SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft;
SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_16;
SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB;
SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7;
SPI_Init(SPI1, &SPI_InitStructure);

// 使能 SPI1
SPI_Cmd(SPI1, ENABLE);
}

// SPI 读写一个字节数据
u8 SPI1_ReadWriteByte(u8 TxData)
{
while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET);
SPI_I2S_SendData(SPI1, TxData);
while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_RXNE) == RESET);
return SPI_I2S_ReceiveData(SPI1);
}

4.2 RC522 寄存器读写操作
RC522 通过寄存器来配置和控制其工作状态，以下是对 RC522 寄存器进行读写操作的代码：

// 向 RC522 寄存器写数据
void RC522_WriteReg(u8 reg, u8 data)
{
GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_4); // 片选拉低
SPI1_ReadWriteByte((reg << 1) & 0x7E);
SPI1_ReadWriteByte(data);
GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_4); // 片选拉高
}

// 从 RC522 寄存器读数据
u8 RC522_ReadReg(u8 reg)
{
u8 val;
GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_4); // 片选拉低
SPI1_ReadWriteByte(((reg << 1) & 0x7E) | 0x80);
val = SPI1_ReadWriteByte(0x00);
GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_4); // 片选拉高
return val;
}

4.3 RC522 初始化
在使用 RC522 之前，需要对其进行初始化，配置相关寄存器：

// RC522 复位
void RC522_Reset(void)
{
RC522_WriteReg(CommandReg, PCD_RESETPHASE);
}

// RC522 初始化
void RC522_Init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

// 使能 GPIOB 时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);

// 配置 RST 引脚
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_0); // RST 默认高电平

SPI1_Init();
RC522_Reset();

// 初始化寄存器
RC522_WriteReg(TModeReg, 0x8D);
RC522_WriteReg(TPrescalerReg, 0x3E);
RC522_WriteReg(TReloadRegL, 30);
RC522_WriteReg(TReloadRegH, 0);
RC522_WriteReg(TxAutoReg, 0x40);
RC522_WriteReg(ModeReg, 0x3D);

// 开启天线
RC522_WriteReg(TxControlReg, 0x03);
}

4.4 寻卡操作
寻卡是识别射频卡的第一步，通过发送特定的命令来检测附近是否有卡存在：

// 寻卡函数
u8 RC522_Request(u8 reqMode, u8 *TagType)
{
u8 status;
u16 backBits;

RC522_WriteReg(BitFramingReg, 0x07);

TagType[0] = reqMode;
status = RC522_ToCard(PCD_TRANSCEIVE, TagType, 1, TagType, &backBits);

if ((status != MI_OK) || (backBits != 0x10))
{
      status = MI_ERR;
}

return status;
}

4.5 防冲突操作
当多个射频卡同时出现在感应范围内时，需要进行防冲突操作，以确保能够正确识别每张卡：

// 防冲突函数
u8 RC522_Anticoll(u8 *serNum)
{
u8 status;
u8 i, serNumCheck = 0;
u16 backBits;

RC522_WriteReg(BitFramingReg, 0x00);

serNum[0] = PICC_ANTICOLL1;
serNum[1] = 0x20;
status = RC522_ToCard(PCD_TRANSCEIVE, serNum, 2, serNum, &backBits);

if (status == MI_OK)
{
      for (i = 0; i < 4; i++)
      {
         serNumCheck ^= serNum;
      }
      if (serNumCheck != serNum[4])
      {
         status = MI_ERR;
      }
}

return status;
}

4.6 选卡操作
在防冲突后，需要选择一张卡进行后续的读写操作：

// 选卡函数
u8 RC522_SelectTag(u8 *serNum)
{
u8 i;
u8 status;
u8 buf[6];
u16 backBits;

buf[0] = PICC_SElECTTAG;
buf[1] = 0x70;
for (i = 0; i < 5; i++)
{
      buf[i + 2] = *(serNum + i);
}
CalulateCRC(buf, 7, &buf[7]);

status = RC522_ToCard(PCD_TRANSCEIVE, buf, 9, buf, &backBits);

if ((status == MI_OK) && (backBits == 0x18))
{
      // 选卡成功
}
else
{
      status = MI_ERR;
}

return status;
}

五、主函数实现
int main(void)
{
u8 status;
u8 TagType[2];
u8 serNum[5];

RC522_Init();

while (1)
{
      // 寻卡
      status = RC522_Request(PICC_REQIDL, TagType);
      if (status == MI_OK)
      {
         // 防冲突
         status = RC522_Anticoll(serNum);
         if (status == MI_OK)
         {
            // 选卡
            status = RC522_SelectTag(serNum);
            if (status == MI_OK)
            {
                  // 选卡成功，可以进行后续读写操作
            }
         }
      }
}
}

六、总结
通过以上步骤，我们实现了基于 STM32 和 RC522 模块的射频 IC 识别系统。在实际应用中，还可以进一步扩展功能，如对卡片进行读写操作、与上位机进行通信等。同时，需要注意硬件连接的正确性和稳定性，以及软件代码的优化，以提高系统的性能和可靠性。

以上代码只是一个基本的示例，实际应用中可能需要根据具体需求进行调整和扩展。希望本文能帮助你快速掌握 STM32 与 RC522 模块的使用方法。
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