STM32+MFRC522完成IC卡号读取、密码修改、数据读写

一、环境介绍

MCU:  STM32F103ZET6

开发软件: Keil5

非接触式读写卡模块: MFRC522

完整工程源码下载: https://download.csdn.net/download/xiaolong1126626497/18905806

二、功能介绍

使用MFRC522模块完成对IC卡卡号读取、卡类型区分、IC卡扇区密码修改、扇区数据读写等功能;底层采用SPI模拟时序,可以很方便的移植到其他设备,完成项目开发。  现在很多嵌入式方向的毕业设计经常使用到该模块,比如: 校园一卡通设计、水卡充值消费设计、公交卡充值消费设计等。

三、MFR522介绍

MF RC522 是应用于13.56MHz 非接触式通信中高集成度读写卡系列芯片中的一员。是NXP 公司针对“三表”应用推出的一款低电压、低成本、体积小的非接触式读写卡芯片,是智能仪表和便携式手持设备研发的较好选择。

MF RC522 利用了先进的调制和解调概念,完全集成了在13.56MHz 下所有类型的被动非接触式通信方式和协议。支持 ISO14443A 的多层应用。其内部发送器部分可驱动读写器天线与ISO 14443A/MIFARE卡和应答机的通信,无需其它的电路。接收器部分提供一个坚固而有效的解调和解码电路,用于处理ISO14443A 兼容的应答器信号。数字部分处理ISO14443A 帧和错误检测(奇偶 &CRC)。此外,它还支持快速CRYPTO1 加密算法,用于验证MIFARE 系列产品。MFRC522 支持MIFARE?更高速的非接触式通信,双向数据传输速率高达424kbit/s。

作为13.56MHz 高集成度读写卡系列芯片家族的新成员,MF RC522 与MF RC500和 MF RC530 有不少相似之处,同时也具备诸多特点和差异。它与主机间的通信采用连线较少的串行通信,且可根据不同的用户需求,选取SPI、I2C 或串行UART(类似RS232)模式之一,有利于减少连线,缩小PCB 板体积,降低成本。

STM32+MFRC522完成IC卡号读取、密码修改、数据读写_第1张图片

四、IC卡介绍

非接触式IC卡又称射频卡,由IC芯片、感应天线组成,封装在一个标准的PVC卡片内,芯片及天线无任何外露部分。是世界上最近几年发展起来的一项新技术,它成功的将射频识别技术和IC卡技术结合起来,结束了无源(卡中无电源)和免接触这一难题,是电子器件领域的一大突破。卡片在一定距离范围(通常为5—10cm)靠近读写器表面,通过无线电波的传递来完成数据的读写操作。

射频读写器向IC卡发一组固定频率的电磁波,卡片内有一个LC串联谐振电路,其频率与读写器发射的频率相同,这样在电磁波激励下,LC谐振电路产生共振,从而使电容内有了电荷;在这个电荷的另一端,接有一个单向导通的电子泵,将电容内的电荷送到另一个电容内存储,当所积累的电荷达到2V时,此电容可作为电源为其它电路提供工作电压,将卡内数据发射出去或接受读写器的数据。

非接触性IC卡与读卡器之间通过无线电波来完成读写操作。二者之间的通讯频率为13.56MHZ。非接触性IC卡本身是无源卡,当读写器对卡进行读写操作时,读写器发出的信号由两部分叠加组成:一部分是电源信号,该信号由卡接收后,与本身的L/C产生一个瞬间能量来供给芯片工作。另一部分则是指令和数据信号,指挥芯片完成数据的读取、修改、储存等,并返回信号给读写器,完成一次读写操作。读写器则一般由单片机,专用智能模块和天线组成,并配有与PC的通讯接口,打印口,I/O口等,以便应用于不同的领域。

M1卡详细指标

M1卡是指M1芯片,是指菲利浦下属子公司恩智浦出品的芯片缩写,全称为NXP Mifare1系列,常用的有S50及S70两种型号。

M1(S50)卡详细规格:

  1. 芯片类型:PhilipsMifare1ICS50
  2. 存储容量:8Kbit,16个分区,每分区两组密码;
  3. 工作频率:13.56?MHz;
  4. 通讯速率:106KBoud;
  5. 读写距离:2.5~10cm;
  6. 读写时间:1~2ms;
  7. 工作温度:-20℃~55℃;
  8. 擦写寿命:>100,000次;
  9. 数据保存:>10年;
  10. 外形尺寸:ISO标准卡85.6x54x0.82;
  11. 封装材料:PVC、PET、PETG、0.13mm铜线;

Mifare S50和Mifare S70又常被称为Mifare Standard、Mifare Classic、MF1,是遵守ISO14443A标准的卡片中应用最为广、影响力最大的的一员。而Mifare S70的容量是S50的4倍,S50的容量是1K字节,S70的容量为4K字节。

读写器对卡片的操作时序和操作命令,二者完全一致。    Mifare S50和Mifare S70的每张卡片都有一个4字节的全球唯一序列号,卡上数据保存期为10年,可改写10万次,读无限次。一般的应用中,不用考虑卡片是否会被读坏写坏的问题,

当然暴力硬损坏除外。 Mifare S50和Mifare S70的区别主要有两个方面。一是读写器对卡片发出请求命令,二者应答返回的卡类型(ATQA)字节不同。Mifare S50的卡类型(ATQA)是0004H,Mifare S70的卡类型(ATQA)是0002H。另一个区别就是二者的容量和内存结构不同。

M1卡分为16个扇区,每个扇区由4块(0、1、2、3)组成。实际操作时,将16个扇区分为64个块,按绝对地址编号为0-63。

结构如下:

STM32+MFRC522完成IC卡号读取、密码修改、数据读写_第2张图片

 

STM32+MFRC522完成IC卡号读取、密码修改、数据读写_第3张图片

  1. 第0个扇区用于存放厂商代码,意见固话,不可更改。
  2. 每个扇区的块0、块1、块2为数据块,可以用于存储数据。数据块可以进行读写操作。
  3. 每个扇区的块3为控制块,包括了密码A、存储控制、密码B。具体结构如下:

STM32+MFRC522完成IC卡号读取、密码修改、数据读写_第4张图片

  4. 每个扇区的密码和控制位都是独立的,可以根据实际需求设定各自的密码及存取控制。存取控制为4个字节,共32位,扇区中的每个块(包括数据和控制块)存取条件是由密码和存取控制共同决定的,在存取控制中每个块都有一个相应的三个控制位。定义如下:

STM32+MFRC522完成IC卡号读取、密码修改、数据读写_第5张图片

 Mifare 1 S50 白卡读写时一般步骤: 寻卡-->下载块密码--> 读写块数据。控制块也是一样。

 STM32+MFRC522完成IC卡号读取、密码修改、数据读写_第6张图片

STM32+MFRC522完成IC卡号读取、密码修改、数据读写_第7张图片     数据块的访问权限设置表格:(根据自己需要的权限,完成上图字节6、7、8的填充即可)

STM32+MFRC522完成IC卡号读取、密码修改、数据读写_第8张图片

STM32+MFRC522完成IC卡号读取、密码修改、数据读写_第9张图片

   控制块的读写权限设置:(包含了对密码A、控制权限、密码的读写权限)

STM32+MFRC522完成IC卡号读取、密码修改、数据读写_第10张图片

STM32+MFRC522完成IC卡号读取、密码修改、数据读写_第11张图片

 

 

 

           7  6  5  4  3  2  1  0

字节6 1  1  1  1  1  1  1  1

字节7 0  0  0  0  1  1  1  1

字节8 0  0  0  0  0  0  0  0

字节9

设置的控制权限如下:0xFF 0x0F 0x00 0x00

代表数据块的权限: 验证密码A或者密码B都可以对数据块进行读写操作或者加值键值操作。

2. 代表控制块的权限

(1) 验证A密码之后可以写A/B密码,不能读密码。

                     可以读控制字节(4个),无法写控制字节

                      可以读写B密码       

(2) 验证B密码之后,可以读写A/B密码,也可读控制字节,但无法写控制字节。   

STM32+MFRC522完成IC卡号读取、密码修改、数据读写_第12张图片

 

五、核心代码

5.1  rc522.c

#include "sys.h"
#include "RFID_RC522.h"
#include "delay.h"
#include "string.h"
#include "usart.h"

/*
函数功能:移植接口--SPI时序读写一个字节
函数参数:data:要写入的数据
返 回 值:读到的数据
*/
u8 RC522_SPI_ReadWriteOneByte(u8 tx_data)
{			  	 
	u8 rx_data=0;				 
  u8 i;
  for(i=0;i<8;i++)
	{
		RC522_SCLK=0;  
		if(tx_data&0x80){RC522_OUTPUT=1;}
		else {RC522_OUTPUT=0;}
		tx_data<<=1;	
		RC522_SCLK=1;
		rx_data<<=1;
		if(RC522_INPUT)rx_data|=0x01;
	}
	return rx_data; 
}


/*
函数功能:初始化RC522的IO口	 
*/
void RC522_IO_Init(void)
{
	RCC->APB2ENR|=1<<2;     //PA时钟使能 
	RCC->APB2ENR|=1<<7;     //PF时钟使能
	
	//PA5  时钟 RC522_SCLK
	//PA6  输入 RC522_INPUT
	//PA7  输出 RC522_OUTPUT 
	GPIOA->CRL&=0x000FFFFF;
	GPIOA->CRL|=0x38300000;
	GPIOA->ODR|=0x3<<5;
	
	//RC522_RST <----->PF1--复位脚
	//RC522_SDA <----->PF0--片选脚
	GPIOF->CRL&=0xFFFFFF00;
	GPIOF->CRL|=0x00000033;
	GPIOF->ODR|=0x3<<0;
}	


/*
功能描述:选卡读取卡存储器容量
输入参数:serNum 传入卡序列号
返 回 值:成功返回卡容量
*/
u8 RC522_MFRC522_SelectTag(u8 *serNum) //读取卡存储器容量
{     
	u8 i;     
	u8 status;     
	u8 size;     
	u8 recvBits;     
	u8 buffer[9];
	     
	buffer[0]=PICC_ANTICOLL1;	  //防撞码1     
	buffer[1]=0x70;
	buffer[6]=0x00;						     
	for(i=0;i<4;i++)					
	{
		buffer[i+2]=*(serNum+i);	//buffer[2]-buffer[5]为卡序列号
		buffer[6]^=*(serNum+i);	  //卡校验码
	}
	
	RC522_CalulateCRC(buffer,7,&buffer[7]);	//buffer[7]-buffer[8]为RCR校验码
	RC522_ClearBitMask(Status2Reg,0x08);
	status=RC522_PcdComMF522(PCD_TRANSCEIVE,buffer,9,buffer,&recvBits);
	
	if((status==MI_OK)&&(recvBits==0x18))    
		size=buffer[0];     
	else    
		size=0;
	
	return size; 
}


/*
延时函数,纳秒级
*/
void RC522_Delay(u32 ns)
{
  u32 i;
  for(i=0;i
                                
                                
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