文章目录
- 1. 前言（包括一些个人理解）
- 2. RC522门禁工作过程
- 3. CubeMx配置
- 3.1 SPI通讯的配置
- 3.2 SDA和REST引脚的配置
- 4. 外设代码函数编写
- 4.1 主函数能调用的接口函数
- 4.2 二级内部调用函数
- 4.3 第三级最底层函数
- 4.4 头文件
- 5. 使用教程
1. 前言（包括一些个人理解）
（2021/11/1编辑）
在项目需要做一个NFC门禁功能的时候，突然发现有个RC522丢在我的桌面，甚至不知道它上面的引脚什么意思（还不会SPI通讯），搜索关键词“RC522”去看博客搜索资料，发现了很多都在说扇区，块，S50（M1）卡，然后就给代码，一开始我还以为S50是内嵌在这个模块里面的一个存储器，然后越看越怪，后面去淘宝搜索S50，才发现S50其实是我们的门禁卡，RC522是用来感应和判断的。
（2021/11/5编辑）
- PCD是接近式卡。PICC是接近式耦合设备。
- 在通信过程中实际上是使用PCD命令控制RC522发出PICC命令与卡进行交互。
2. RC522门禁工作过程
- 过程：寻卡->防冲突->选卡->操作卡
- PCD命令
/*MFRC522命令集,中文手册P59*/
#define MFRC_IDLE 0x00 //取消当前命令的执行
#define MFRC_TRANSMIT 0x04 //发送FIFO缓冲区内容
#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
#define MFRC_CALCCRC 0x03 //激活CRC计算
#define MFRC_NOCMDCHANGE 0x07 //无命令改变
- PICC命令
/*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
3. CubeMx配置
3.1 SPI通讯的配置
打开SPI模式设置为：Full-Duplex Master（全双工主机模式）
- 分频设置为8~256都行，这样随之波特率也会改变，波特率越小通信速度越快
- Clock Phase (CPHA) 设置为第一个上升沿这里一定要1Edge
- 不开启CRC检测
3.2 SDA和REST引脚的配置
随后再定义两个普通的OUTPUT输出的引脚作为复位和使能引脚
4. 外设代码函数编写
4.1 主函数能调用的接口函数
- 初始化
/***************************************************************************************
* 函数名称：PCD_Init
* 功能描述：读写器初始化
* 入口参数：无
* 出口参数：无
* 返 回 值：无
* 说 明：无
***************************************************************************************/
void PCD_Init(void)
{MFRC_Init(); //MFRC管脚配置PCD_Reset(); //PCD复位 并初始化配置PCD_AntennaOff(); //关闭天线PCD_AntennaOn(); //开启天线PCD_Reset();
}
- 寻卡
/***************************************************************************************
* 函数名称：PCD_Request
* 功能描述：寻卡
* 入口参数： -RequestMode：寻卡方式
* PICC_REQIDL：寻天线区内未进入休眠状态
* PICC_REQALL：寻天线区内全部卡
* -pCardType：用于保存卡片类型
* 出口参数：-pCardType：卡片类型
* 0x4400：Mifare_UltraLight
* 0x0400：Mifare_One(S50)
* 0x0200：Mifare_One(S70)
* 0x0800：Mifare_Pro(X)
* 0x4403：Mifare_DESFire
* 返 回 值：-status：错误代码(PCD_OK、PCD_NOTAGERR、PCD_ERR)
* 说 明：无
***************************************************************************************/
char PCD_Request(uint8_t RequestMode, uint8_t *pCardType)
{int status;uint16_t unLen;uint8_t CmdFrameBuf[MFRC_MAXRLEN];MFRC_ClrBitMask(MFRC_Status2Reg, 0x08);//关内部温度传感器MFRC_WriteReg(MFRC_BitFramingReg, 0x07); //存储模式，发送模式，是否启动发送等MFRC_SetBitMask(MFRC_TxControlReg, 0x03);//配置调制信号13.56MHZCmdFrameBuf[0] = RequestMode;status = MFRC_CmdFrame(MFRC_TRANSCEIVE, CmdFrameBuf, 1, CmdFrameBuf, &unLen);if((status == PCD_OK) && (unLen == 0x10)){*pCardType = CmdFrameBuf[0];*(pCardType + 1) = CmdFrameBuf[1];}return status;
}
- 防冲撞
/***************************************************************************************
* 函数名称：PCD_Anticoll
* 功能描述：防冲突,获取卡号
* 入口参数：-pSnr：用于保存卡片序列号,4字节
* 出口参数：-pSnr：卡片序列号,4字节
* 返 回 值：-status：错误代码(PCD_OK、PCD_NOTAGERR、PCD_ERR)
* 说 明：无
***************************************************************************************/
char PCD_Anticoll(uint8_t *pSnr)
{char status;uint8_t i, snr_check = 0;uint16_t unLen;uint8_t CmdFrameBuf[MFRC_MAXRLEN];MFRC_ClrBitMask(MFRC_Status2Reg, 0x08);MFRC_WriteReg(MFRC_BitFramingReg, 0x00);MFRC_ClrBitMask(MFRC_CollReg, 0x80);CmdFrameBuf[0] = PICC_ANTICOLL1;CmdFrameBuf[1] = 0x20;status = MFRC_CmdFrame(MFRC_TRANSCEIVE, CmdFrameBuf, 2, CmdFrameBuf, &unLen);if(status == PCD_OK){for(i = 0; i < 4; i++){*(pSnr + i) = CmdFrameBuf[i];snr_check ^= CmdFrameBuf[i];}if(snr_check != CmdFrameBuf[i]){status = PCD_ERR;}}switch (status){case PCD_OK: printf("寻卡OK\r\n");break;case PCD_ERR: printf("寻卡ERROR\r\n");break;case PCD_NOTAGERR: printf("无卡\r\n");break;}MFRC_SetBitMask(MFRC_CollReg, 0x80);return status;
}
4.2 二级内部调用函数
- 宏定义
//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
- MFRC管脚配置
/**************************************************************************************
* 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);
}
- PCD复位 并初始化配置
/**************************************************************************************
* 函数名称：PCD_Reset
* 功能描述：PCD复位
* 入口参数：无
* 出口参数：无
* 返 回 值：无
* 说 明：无
***************************************************************************************/
void PCD_Reset(void)
{/*硬复位*/RS522_RST(1);//用到我们的复位引脚osDelay(2);RS522_RST(0);osDelay(2);RS522_RST(1);osDelay(2);/*软复位*/MFRC_WriteReg(MFRC_CommandReg, MFRC_RESETPHASE);osDelay(2);/*复位后的初始化配置*/MFRC_WriteReg(MFRC_ModeReg, 0x3D); //CRC初始值0x6363MFRC_WriteReg(MFRC_TReloadRegL, 30); //定时器重装值MFRC_WriteReg(MFRC_TReloadRegH, 0);MFRC_WriteReg(MFRC_TModeReg, 0x8D); //定时器设置MFRC_WriteReg(MFRC_TPrescalerReg, 0x3E); //定时器预分频值MFRC_WriteReg(MFRC_TxAutoReg, 0x40); //100%ASKPCD_AntennaOff(); //关天线osDelay(2);PCD_AntennaOn(); //开天线
}
- 关闭天线
/**************************************************************************************
* 函数名称：PCD_AntennaOn
* 功能描述：开启天线,使能PCD发送能量载波信号
* 入口参数：无
* 出口参数：无
* 返 回 值：无
* 说 明：每次开启或关闭天线之间应至少有1ms的间隔
***************************************************************************************/
void PCD_AntennaOn(void)
{uint8_t temp;temp = MFRC_ReadReg(MFRC_TxControlReg);if (!(temp & 0x03)){MFRC_SetBitMask(MFRC_TxControlReg, 0x03);}
}
- 开启天线
/**************************************************************************************
* 函数名称：PCD_AntennaOff
* 功能描述：关闭天线,失能PCD发送能量载波信号
* 入口参数：无
* 出口参数：无
* 返 回 值：无
* 说 明：每次开启或关闭天线之间应至少有1ms的间隔
***************************************************************************************/
void PCD_AntennaOff(void)
{MFRC_ClrBitMask(MFRC_TxControlReg, 0x03);
}
- RC与M1卡通讯帧函数
/**************************************************************************************
* 函数名称：MFRC_CmdFrame
* 功能描述：MFRC522和ISO14443A卡通讯的命令帧函数
* 入口参数：-cmd：MFRC522命令字
* -pIndata：MFRC522发送给MF1卡的数据的缓冲区首地址
* -InLenByte：发送数据的字节长度
* -pOutdata：用于接收MF1卡片返回数据的缓冲区首地址
* -pOutLenBit：MF1卡返回数据的位长度
* 出口参数：-pOutdata：用于接收MF1卡片返回数据的缓冲区首地址
* -pOutLenBit：用于MF1卡返回数据位长度的首地址
* 返 回 值：-status：错误代码(MFRC_OK、MFRC_NOTAGERR、MFRC_ERR)
* 说 明：无
***************************************************************************************/
char MFRC_CmdFrame(uint8_t cmd, uint8_t *pInData, uint8_t InLenByte, uint8_t *pOutData, uint16_t *pOutLenBit)
{uint8_t lastBits;uint8_t n;uint32_t i;char status = MFRC_ERR;uint8_t irqEn = 0x00;uint8_t waitFor = 0x00;/*根据命令设置标志位*/switch(cmd){case MFRC_AUTHENT: //Mifare认证irqEn = 0x12;waitFor = 0x10; //idleIRq中断标志break;case MFRC_TRANSCEIVE: //发送并接收数据irqEn = 0x77;waitFor = 0x30; //RxIRq和idleIRq中断标志break;}/*发送命令帧前准备*/MFRC_WriteReg(MFRC_ComIEnReg, irqEn | 0x80); //开中断MFRC_ClrBitMask(MFRC_ComIrqReg, 0x80); //清除中断标志位SET1MFRC_WriteReg(MFRC_CommandReg, MFRC_IDLE); //取消当前命令的执行MFRC_SetBitMask(MFRC_FIFOLevelReg, 0x80); //清除FIFO缓冲区及其标志位/*发送命令帧*/for(i = 0; i < InLenByte; i++) //写入命令参数{MFRC_WriteReg(MFRC_FIFODataReg, pInData[i]);}MFRC_WriteReg(MFRC_CommandReg, cmd); //执行命令if(cmd == MFRC_TRANSCEIVE){MFRC_SetBitMask(MFRC_BitFramingReg, 0x80); //启动发送}i = 300000; //根据时钟频率调整,操作M1卡最大等待时间25msdo{n = MFRC_ReadReg(MFRC_ComIrqReg);i--;}while((i != 0) && !(n & 0x01) && !(n & waitFor)); //等待命令完成MFRC_ClrBitMask(MFRC_BitFramingReg, 0x80); //停止发送/*处理接收的数据*/if(i != 0){if(!(MFRC_ReadReg(MFRC_ErrorReg) & 0x1B)){status = MFRC_OK;if(n & irqEn & 0x01){status = MFRC_NOTAGERR;}if(cmd == MFRC_TRANSCEIVE){n = MFRC_ReadReg(MFRC_FIFOLevelReg);lastBits = MFRC_ReadReg(MFRC_ControlReg) & 0x07;if (lastBits){*pOutLenBit = (n - 1) * 8 + lastBits;}else{*pOutLenBit = n * 8;}if(n == 0){n = 1;}if(n > MFRC_MAXRLEN){n = MFRC_MAXRLEN;}for(i = 0; i < n; i++){pOutData[i] = MFRC_ReadReg(MFRC_FIFODataReg);}}}else{status = MFRC_ERR;}}MFRC_SetBitMask(MFRC_ControlReg, 0x80); //停止定时器运行MFRC_WriteReg(MFRC_CommandReg, MFRC_IDLE); //取消当前命令的执行return status;
}
4.3 第三级最底层函数
- 读一个寄存器
/**************************************************************************************
* 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;
}
- 设置寄存器的位
/**************************************************************************************
* 函数名称：MFRC_SetBitMask
* 功能描述：设置寄存器的位
* 入口参数：-addr:待设置的寄存器地址
* -mask:待设置寄存器的位(可同时设置多个bit)
* 出口参数：无
* 返 回 值：无
* 说 明：无
***************************************************************************************/
void MFRC_SetBitMask(uint8_t addr, uint8_t mask)
{uint8_t temp;temp = MFRC_ReadReg(addr); //先读回寄存器的值MFRC_WriteReg(addr, temp | mask); //处理过的数据再写入寄存器
}
- 清除寄存器的位
/**************************************************************************************
* 函数名称：MFRC_ClrBitMask
* 功能描述：清除寄存器的位
* 入口参数：-addr:待清除的寄存器地址
* -mask:待清除寄存器的位(可同时清除多个bit)
* 出口参数：无
* 返 回 值：无
* 说 明：无
***************************************************************************************/
void MFRC_ClrBitMask(uint8_t addr, uint8_t mask)
{uint8_t temp;temp = MFRC_ReadReg(addr); //先读回寄存器的值MFRC_WriteReg(addr, temp & ~mask); //处理过的数据再写入寄存器
}
4.4 头文件
#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
5. 使用教程
//先用CubeMx初始化
PCD_Init();//RC522初始化
/*
* 函数功能：验证刷卡人，以及发送上位机刷卡人身份
* 参 数：无
* 返 回 值：无
* 注 意：无
* 作 者：苏释州
*/
void NFC(void)
{//寻卡if (PCD_Request(PICC_REQALL, RxBuffer)!=0)//返回值为0，代表寻卡成功；并把卡类型存入RxBuffer中){/*果然这里要清空一下不然就会乱，会有一些RxBuffer没用的在那里占位*/memset(RxBuffer, 0, sizeof(RxBuffer));//清空字符串return;//如果不加这个判断的话，则会无论寻卡是否成功都会有值000}//防冲撞if (PCD_Anticoll(RxBuffer)!=0)//防冲撞，完成这部就可以简单地 读取卡号{memset(RxBuffer, 0, sizeof(RxBuffer));//清空字符串return;//如果不加这个判断的话，则会无论寻卡是否成功都会扰乱卡号}//处理卡号数据sprintf(Card_ID,"%x%x%x%x",RxBuffer[0],RxBuffer[1],RxBuffer[2],RxBuffer[3]);//对卡号进行权限的判断if(strcmp(Card_ID,"b59dfcaa")==0)//卖家配的卡{DoorControl(1);//开门HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim5);//开门的时候开启定时器5的中断，进入关门计时memset(RxBuffer, 0, sizeof(RxBuffer));//清空字符串,这里要清除RxBuffer才行，否则Card_ID又会被组起来}else if(strcmp(Card_ID,"e1eff3cc")==0)//刘骏帆手机本科生证{DoorControl(1);//开门HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim5);//开启定时器5的中断memset(RxBuffer, 0, sizeof(RxBuffer));//清空字符串,这里要清除RxBuffer才行，否则Card_ID又会被组起来}else{DoorControl(1);//开门HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim5);//开启定时器5的中断memset(RxBuffer, 0, sizeof(RxBuffer));//清空字符串}HAL_Delay(100);return;
}
