MFRC522設(shè)計(jì)報(bào)告

1、By 冷月RFID一、概述1二、系統(tǒng)組成2三、讀卡器MFRC52271、內(nèi)部框圖72、電路圖83、MFRC522支持的三種接口94、工作過(guò)程9四、結(jié)果12一、概述通過(guò)點(diǎn)名、磁卡和接觸式IC卡等方式對(duì)學(xué)生的到課情況進(jìn)行考勤、記錄管理，既耗時(shí)又相互干擾；而非接觸式RFID學(xué)生考勤系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了利用無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù) 對(duì)學(xué)生考勤管理，既方便、快捷，又省時(shí)。而且通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)和PC機(jī)終端對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。二、系統(tǒng)組成學(xué)生智能考勤系統(tǒng)由四大部分組成，非接觸式IC卡、讀卡器、單片機(jī)及PC終端。如下圖學(xué)生考勤系統(tǒng)組成1. 當(dāng)保存有學(xué)生基本信息的IC卡進(jìn)入讀卡器天線作用范圍內(nèi)時(shí)，卡片獲得能量以維持卡內(nèi)部電路工作；2. 單

2、片機(jī)負(fù)責(zé)控制讀卡器進(jìn)行一系列“尋卡防沖突選卡讀/寫(xiě)卡”操作，如果成功，將讀取到卡片上的學(xué)生信息；3. 單片機(jī)將學(xué)生信息發(fā)送到PC終端，由PC機(jī)對(duì)一步對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。 四、讀卡器MFRC522MF RC522 是應(yīng)用于 13.56MHz 非接觸式通信中高集成度讀寫(xiě)卡系列芯片中的一員。是 NXP 公司針對(duì)“三表”應(yīng)用推出的一款低電壓、低成本、體積小的非接觸式讀寫(xiě)卡芯片，是智能儀表和便攜式手持設(shè)備研發(fā)的較好選擇。 MF RC522 利用了先進(jìn)的調(diào)制和解調(diào)概念，完全集成了在13.56MHz 下所有類型的被動(dòng)非接觸式通信方式和協(xié)議。支持ISO14443A的多層應(yīng)用。其內(nèi)部發(fā)送器部分可驅(qū)動(dòng)讀寫(xiě)器天線與 I

3、SO 14443A/MIFARE®卡和應(yīng)答機(jī)的通信，無(wú)需其它的電路。接收器部分提供一個(gè)堅(jiān)固而有效的解調(diào)和解碼電路，用于處理 ISO14443A 兼容的應(yīng)答器信號(hào)。數(shù)字部分處理 ISO14443A 幀和錯(cuò)誤檢測(cè)（奇偶CRC）。 此外，它還支持快速 CRYPTO1 加密算法， 用于驗(yàn)證 MIFARE 系列產(chǎn)品。 MFRC522支持 MIFARE®更高速的非接觸式通信，雙向數(shù)據(jù)傳輸速率高達(dá) 424kbit/s。 作為 13.56MHz 高集成度讀寫(xiě)卡系列芯片家族的新成員，MF RC522與 MF RC500 和MF RC530 有不少相似之處，同時(shí)也具備諸多特點(diǎn)和差異。它與主機(jī)間

4、的通信采用連線較少的串行通信，且可根據(jù)不同的用戶需求，選取 SPI、I2C 或串行 UART(類似 RS232)模式之一，有利于減少連線，縮小 PCB板體積，降低成本。1、內(nèi)部框圖（1） MFRC522支持SPI、I2C、UART接口；（2） 64字節(jié)發(fā)送和接收的FIFO緩存；（3） 4頁(yè)，每頁(yè)16個(gè)寄存器，共64個(gè)寄存器；（4） 具有硬件掉電、軟件掉電、發(fā)送掉電三種節(jié)電模式；（5） 支持 ISO/IEC 14443 TypeA和 MIFARE®通信協(xié)議；2、電路圖3、MFRC522支持的三種接口定義如下：模塊使用的是SPI接口，與單片機(jī)接口如下：4、工作過(guò)程對(duì)卡的操作分成四步：尋卡

5、防沖突選卡讀/寫(xiě)卡；Mifare_One卡片命令MF522命令字MFRC522發(fā)送與接收卡數(shù)據(jù)暫存于FIFO中；（1） 尋卡向FIFO中寫(xiě)入PICC_REQIDL命令，通過(guò)PCD_TRANSCEIVE命令將FIFO中數(shù)據(jù)通過(guò)天線發(fā)送出去，此時(shí)若有卡在天線作用范圍內(nèi)，將識(shí)別命令，并返回卡類型；卡類型（TagType）：0x4400 = Mifare_UltraLight0x0400 = Mifare_One(S50)0x0200 = Mifare_One(S70)0x0800 = Mifare_Pro(X)0x4403 = Mifare_DESFire關(guān)于下面兩條命令的區(qū)別：第一條命令讀取完卡后

6、還會(huì)再次讀??；第二條命令讀取完卡后會(huì)等待卡離開(kāi)開(kāi)線作用范圍，直到再次進(jìn)入。（2） 防沖突向FIFO中寫(xiě)入PICC_ANTICOLL0x20，通過(guò)PCD_TRANSCEIVE命令將FIFO中數(shù)據(jù)通過(guò)天線發(fā)送出去，卡返回卡序列號(hào)（共5字節(jié)，第5字節(jié)是卡序列號(hào)校驗(yàn)碼）；由于是非接觸式的，同一時(shí)間天線作用范圍內(nèi)可能不只一張卡時(shí)，即有多于一張的MIFARE 1卡發(fā)回了卡序列號(hào)應(yīng)答，則發(fā)生了沖突。此時(shí)，由于每張卡的卡序列號(hào)各不相同，MCM接收到的信息(即卡序列號(hào))至少有1位既是0又是1(即該位的前、后半部都有副載波調(diào)制)，MCM找到第1個(gè)沖突位將其置1(排除該位為0的卡)，然后查第2個(gè)，依次排除，最后不再

7、有沖突的SN即為被選中的卡。（3） 選卡向FIFO中寫(xiě)入PICC_SElECTTAG0x70卡序列號(hào)，通過(guò)PCD_TRANSCEIVE命令將FIFO中數(shù)據(jù)通過(guò)天線發(fā)送出去，卡返回卡容量（對(duì)于MIFARE 1卡來(lái)說(shuō)，可能為88H或08H）；（4） 對(duì)卡EEPROM讀寫(xiě)之前要進(jìn)行認(rèn)證status = MFRC522_Auth(PICC_AUTHENT1A, blockAddr, sectorKeyAblockAddr/4, serNum);/認(rèn)證向FIFO中寫(xiě)入PICC_AUTHENT1A/PICC_AUTHENT1B塊地址扇區(qū)密碼卡序列號(hào)，通過(guò)PCD_TRANSCEIVE命令將FIFO中數(shù)據(jù)通過(guò)

8、天線發(fā)送出去，MIFARE 1 卡的密碼認(rèn)證方式： 三次相互認(rèn)證的令牌原理框圖(A) 環(huán)：由MIFARE 1卡片向讀寫(xiě)器發(fā)送一個(gè)隨機(jī)數(shù)據(jù)RB。 (B) 環(huán)：由讀寫(xiě)器收到RB后向MIFARE 1卡片發(fā)送一個(gè)令牌數(shù)據(jù)TOKEN AB，其中包含了用讀寫(xiě)器中存放的密碼加密后的RB及讀寫(xiě)器發(fā)出的一個(gè)隨機(jī)數(shù)據(jù)RA。(C) 環(huán)：MIFARE 1卡片收到 TOKEN AB 后，用卡中的密碼對(duì)TOKEN AB的加密的部分進(jìn)行解密得到RB'，并校驗(yàn)第一次由(A)環(huán)中MIFARE 1卡片發(fā)出去的隨機(jī)數(shù)RB是否與(B)環(huán)中接收到的TOKEN AB中的RB'相一致；若讀寫(xiě)器與卡中的密碼及加密/解密算法一

9、致，將會(huì)有RB=RB'，校驗(yàn)正確，否則將無(wú)法通過(guò)校驗(yàn)。(D) 環(huán)：如果(C)環(huán)校驗(yàn)是正確的，則MIFARE 1卡片用卡中存放的密碼對(duì)RA加密后發(fā)送令牌TOKEN BA給讀寫(xiě)器。 (E) 環(huán)：讀寫(xiě)器收到令牌TOKEN BA后，用讀寫(xiě)器中存放的密碼對(duì)令牌TOKEN BA中的RA(隨機(jī)數(shù))進(jìn)行解密得到RA'；并校驗(yàn)第一次由(B)環(huán)中讀寫(xiě)器發(fā)出去的隨機(jī)數(shù)RA是否與(D)環(huán)中接收到的TOKEN BA中的RA' 相一致；同樣，若讀寫(xiě)器與卡中的密碼及加密/解密算法一致，將會(huì)有RA=RA'，校驗(yàn)正確，否則將無(wú)法通過(guò)校驗(yàn)。如果上述的每一個(gè)環(huán)都為“真”，且都能正確通過(guò)驗(yàn)證，則整個(gè)的認(rèn)證過(guò)程將成功。讀寫(xiě)器將允許對(duì)剛剛認(rèn)證通過(guò)的卡片上的這個(gè)扇區(qū)進(jìn)入下一步的操作(讀/寫(xiě)等操作)。（5） 寫(xiě)數(shù)據(jù)向FIFO中寫(xiě)入PICC_WRITE塊地址，通過(guò)PCD_TRANSCEIVE命令將FIFO中數(shù)據(jù)通過(guò)天線發(fā)送出去。要注意寫(xiě)塊3數(shù)據(jù)，因?yàn)閴K3包含了所在扇區(qū)在密鑰及訪問(wèn)條件，如果操作不當(dāng)，將導(dǎo)致扇區(qū)無(wú)法正常使用。（6） 讀數(shù)據(jù)向FIFO中寫(xiě)入PICC_READ塊