MFRC522开发笔记
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一：基本概念
1、ISO-14443A協(xié)議：（ 國際標(biāo)準(zhǔn)化組織：International Organization for Standardization）RFID協(xié)議的一種;
?? PICC：臨近卡(分為A型和B型)、PCD：臨近耦合設(shè)備--指MFRC522模塊、
?? ATQ：對請求的應(yīng)答、ATQA 對A型卡請求的應(yīng)答、ATQB 對B型卡請求的應(yīng)答
?? REQA：對A型卡的請求、REQB：對B型卡的請求、WUPA：A型卡的喚醒命令(更多縮寫意思百度：ISO14443)
?? ASK：選擇確認
2、MIFARE: 恩智浦半導(dǎo)體(NXP Semiconductors)擁有的商標(biāo)之一;
3、MIFARE卡(M1卡)：兼具讀寫功能，主要是非接觸式，有快速防沖突機制 – 處理多卡同時進入感應(yīng)區(qū)的機制，其特殊的存儲結(jié)構(gòu)適合一卡多用，目前主要芯片philip mifare1 S50、 S70等;
4、官方網(wǎng)站：http://www.cn.nxp.com/ 網(wǎng)站中可以下載MFRC522芯片手冊和各種智能卡的使用手冊。
5、MFRC522特性：
? 非接觸式讀寫卡芯片，最大通信速率13.56MHz；
? 支持接口：UART，SPI(Speed_max=10Mbit/s)，IIC(快速:400Kbit/s,高速:3400Kbit/s)
? 通信協(xié)議：ISO-14443A 或者叫 MIFARE
?? 收發(fā)緩沖：64字節(jié)
?? 支持中斷模式、可編程定時器、CRC協(xié)處理器
二：MFRC522與M1卡通信
在學(xué)習(xí)RFID打卡模塊時，需要涉及的操作原理主要有兩方面。一方面是MFRC522模塊的操作原理，即主機要怎樣才能操作控制這個模塊的問題。另一方面是MFRC522與M1卡之間的通信原理。只有兩方面都正確進行了，主機才能通過MFRC522模塊和M1卡進行通信。
①MFRC522原理
SPI通信原理：主機負責(zé)產(chǎn)生SCK信號-主從機通信時鐘，以下是SPI時序流程
讀字節(jié)數(shù)據(jù)：
寫字節(jié)數(shù)據(jù)：
（通常在51類型的單片機中是用軟件來實現(xiàn)SPI的通信時序，我們常把這種方法稱為軟件模擬SPI方式，但是在ARM這類比較高端的SOC處理器中是集成了SPI硬件控制器的，通常讀寫SPI外設(shè)只需要把地址/數(shù)據(jù)放到指定的寄存器即可，硬件會自動完成發(fā)送）
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②M1-IC-S50卡工作原理/操作流程：
M1卡結(jié)構(gòu)：
共16個扇區(qū)，每個扇區(qū)4塊（塊0~3），共64塊，按塊號編址為0~63；
第0扇區(qū)的塊0（即絕對地址0塊）用于存放廠商代碼，已經(jīng)固化，不可更改。
其他各扇區(qū)：
塊0、塊1、塊2為數(shù)據(jù)塊，用于存儲數(shù)據(jù)；塊3為控制塊，存放密碼A，存取控制，存放密碼B
對塊3中蘊藏的原理的解釋是操作RFID模塊的關(guān)鍵所在。
每個扇區(qū)的密碼和存取控制都是獨立的，可以根據(jù)實際需要設(shè)定各自的密碼及存取控制。
注：加密是針對一個扇區(qū)來進行的，千萬不要理解成對每一個數(shù)據(jù)塊進行加密。
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MFRC522模塊與MF-IC卡通信流程：詳情得看MF1S50XX的手冊第八章
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（1）M1卡得電復(fù)位(RPO:Power-On Restset)，是MFRC522天線發(fā)出電磁波導(dǎo)致，意味著有命令REQA過來，稱為標(biāo)準(zhǔn)的請求，這種情況是M1卡進入感應(yīng)區(qū)后首次與MFRC522通信。其他情況，M1卡進入休眠狀態(tài)或之前的操作已經(jīng)終止，Halt之后被WUPA命令再次喚醒，稱為獲得所有的請求。獲得請求之后M1卡發(fā)送回應(yīng)ATQA碼。ATQA是卡的類型碼：S50的類型碼是0x04，S70的類型碼是0x02。
（2）M1卡獲得請求后再次獲得防沖突命令執(zhí)行防沖突機制。情景分析：有這么一種情況，一個時刻多張卡同時出現(xiàn)在MFRC522感應(yīng)區(qū)，這時候RC522必須要專一，同時和幾張卡發(fā)生關(guān)系早晚都是要出事的，那么RC522必須要認定其中一張卡。當(dāng)然事情還要講究兩廂情愿是吧，522問人家了，這就要求M1卡能夠主動告知RC522“我就是你的唯一的標(biāo)識”。于是，事情就變成了這樣：RC522獲得最先主動告訴它的M1卡的UID，即卡的SN(4Bytes)+校驗(1Byte) ，作為下一步選擇通信卡的依據(jù)，這個SN需要主機從MFRC522中讀出來暫時保存。
(3)選卡：在主機控制下MFRC522需要把選卡的命令和上一步獲取的卡SN依次發(fā)送給M1卡，卡收到信息之后很老實，是選自己的信息就主動返回SAK信息，1Byte，實際上就是卡片的容量。
(4)驗證密碼：這是極其關(guān)鍵的一步了，里面涉及比較多比較復(fù)雜的協(xié)議。在PCD選中卡之后，接著主機控制他指出將要訪問的存儲器位置，然后連同驗證密碼命令、驗證秘鑰A|B一起發(fā)送給卡，三次密碼確認(硬件)成功之后，MFRC522的Status2Reg的Bit_4置位，之后的數(shù)據(jù)傳輸都是經(jīng)過加密的。（對一個扇區(qū)一次驗證密碼成功之后根據(jù)控制字的設(shè)置可以對該扇區(qū)的數(shù)據(jù)塊進行相應(yīng)讀寫操作直到執(zhí)行Halt終止或驗證其他扇區(qū)的密碼，在選擇另一扇區(qū)時，需要先進行這一扇區(qū)密碼校驗。細心觀察上面那幅流程圖的箭頭也可以發(fā)現(xiàn)這個要求）
此外，有一點必須要說明的就是：默認控制下FF07806時A秘鑰：不可讀出，具有所有權(quán)限；B秘鑰：可讀出，沒有任何權(quán)限。控制字和秘鑰之間的聯(lián)系，推薦使用這個軟件：http://pan.baidu.com/s/1eQuCCvw
(5)存儲器操作：最終目的。
數(shù)據(jù)塊寫、數(shù)據(jù)塊讀：通過向M1卡發(fā)送WRITE、READ命令，分別是0xA0、0x30；
數(shù)據(jù)塊增值、數(shù)據(jù)塊減值：通過發(fā)M1卡的INCREMENT、DECREMENT指令，分別是0xC1、0xC0；
（寫數(shù)據(jù)塊時命令連同數(shù)據(jù)值一塊發(fā)送。）
(6)終止卡操作：HALT指令進入終止休眠模式。
(7)數(shù)據(jù)完整性措施：PCD和PICC之間的數(shù)據(jù)傳輸
每個塊16位CRC校驗、每個字節(jié)都有奇偶校驗位、位計數(shù)檢查、位編碼區(qū)別“1”“0”“無信息”、信道監(jiān)控。
CRC16校驗： MFRC522內(nèi)部有CRC16協(xié)處理器，主機通過軟件設(shè)置CRC初始值，然后把要發(fā)送的數(shù)據(jù)發(fā)送給MFRC522，激活CRC16協(xié)處理器后，等待一小會讀取CRCResultReg寄存器值即CRC16校驗值，然后把這個16位的校驗值附加到數(shù)據(jù)值后再通過MFRC522發(fā)送給M1卡片。至于其他校驗是硬件自動完成的，我們只需要自己去讀取MFRC522的Status1Reg寄存器看檢驗完成情況，讀ErrorReg寄存器就可知道成功與否。
三、問題解決
問1.各個扇區(qū)的默認秘鑰是多少？
答1.S50卡的初始密碼A和B是12個F。
問2.如何對加密扇區(qū)的某一數(shù)據(jù)塊進行讀寫數(shù)據(jù)？
答2.選中卡之后，首先要知道這個扇區(qū)的控制字，標(biāo)準(zhǔn)MF卡的控制字缺省值是0xFF078069，然后根據(jù)控制字要求驗證扇區(qū)的密碼A或密碼B，驗證成功之后就可以進行讀寫數(shù)據(jù)塊操作了。
問3.如何修改扇區(qū)的秘鑰？寫出具體編程步驟。
答3.扇區(qū)的秘鑰AB存放在該扇區(qū)的數(shù)據(jù)塊3，因此要修改扇區(qū)的密碼事先就要先知道這個扇區(qū)的控制字和原先的秘鑰A或B，根據(jù)控制字的要求驗證秘鑰A或B成功之后即可對存放在數(shù)據(jù)塊3的秘鑰AB進行修改。
編程步驟：就是MFRC522模塊與M1卡的通信流程。
問4.控制字有什么作用，如何進行修改？
答4.作用：是該扇區(qū)的各個數(shù)據(jù)塊的讀寫權(quán)限控制中心。控制字的修改和修改秘鑰的方法步驟一樣，只要根據(jù)控制字的需要密碼驗證成功之后即可對數(shù)據(jù)塊3的控制字域的值進行修改。這里先推測，修改密碼和控制字時，都是一起進行寫操作的，因為他們在同一個數(shù)據(jù)區(qū)。
四、程序設(shè)計思路
模塊化編程：
1.基本操作函數(shù)
主機的SPI接口的配置函數(shù)、收發(fā)函數(shù)，讀寫RFID模塊寄存器的函數(shù)等主機與模塊的操作函數(shù)。
2.主機與M1卡通信函數(shù)——封裝基本操作函數(shù)做成標(biāo)準(zhǔn)接口。
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總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的MFRC522开发笔记的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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