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一：基本概念

1、ISO-14443A協(xié)議：（ 國(guó)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(duì)請(qǐng)求的應(yīng)答、ATQA 對(duì)A型卡請(qǐng)求的應(yīng)答、ATQB 對(duì)B型卡請(qǐng)求的應(yīng)答
?? REQA：對(duì)A型卡的請(qǐng)求、REQB：對(duì)B型卡的請(qǐng)求、WUPA：A型卡的喚醒命令(更多縮寫意思百度：ISO14443)
?? ASK：選擇確認(rèn)

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(jī)制 – 處理多卡同時(shí)進(jìn)入感應(yīng)區(qū)的機(jī)制，其特殊的存儲(chǔ)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(cè)和各種智能卡的使用手冊(cè)。

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(shí)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(shí)，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(jī)要怎樣才能操作控制這個(gè)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(jìn)行了，主機(jī)才能通過MFRC522模塊和M1卡進(jìn)行通信。

①M(fèi)FRC522原理

SPI通信原理：主機(jī)負(fù)責(zé)產(chǎn)生SCK信號(hào)-主從機(jī)通信時(shí)鐘，以下是SPI時(shí)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(jī)中是用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)SPI的通信時(shí)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(huì)自動(dòng)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(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)4塊（塊0~3），共64塊，按塊號(hào)編址為0~63；

第0扇區(qū)的塊0（即絕對(duì)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(chǔ)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(duì)塊3中蘊(yùn)藏的原理的解釋是操作RFID模塊的關(guān)鍵所在。

每個(gè)扇區(qū)的密碼和存取控制都是獨(dú)立的，可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定各自的密碼及存取控制。

注：加密是針對(duì)一個(gè)扇區(qū)來(lái)進(jìn)行的，千萬(wàn)不要理解成對(duì)每一個(gè)數(shù)據(jù)塊進(jìn)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(cè)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(lái)，稱為標(biāo)準(zhǔn)的請(qǐng)求，這種情況是M1卡進(jìn)入感應(yīng)區(qū)后首次與MFRC522通信。其他情況，M1卡進(jìn)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(qǐng)求。獲得請(qǐng)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(qǐng)求后再次獲得防沖突命令執(zhí)行防沖突機(jī)制。情景分析：有這么一種情況，一個(gè)時(shí)刻多張卡同時(shí)出現(xiàn)在MFRC522感應(yīng)區(qū)，這時(shí)候RC522必須要專一，同時(shí)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(rèn)定其中一張卡。當(dāng)然事情還要講究?jī)蓭樵甘前?#xff0c;522問人家了，這就要求M1卡能夠主動(dòng)告知RC522“我就是你的唯一的標(biāo)識(shí)”。于是，事情就變成了這樣：RC522獲得最先主動(dòng)告訴它的M1卡的UID，即卡的SN(4Bytes)+校驗(yàn)(1Byte) ，作為下一步選擇通信卡的依據(jù)，這個(gè)SN需要主機(jī)從MFRC522中讀出來(lái)暫時(shí)保存。

(3)選卡：在主機(jī)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(shí)，是選自己的信息就主動(dòng)返回SAK信息，1Byte，實(shí)際上就是卡片的容量。

(4)驗(yàn)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(jī)控制他指出將要訪問的存儲(chǔ)器位置，然后連同驗(yàn)證密碼命令、驗(yàn)證秘鑰A|B一起發(fā)送給卡，三次密碼確認(rèn)(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(duì)一個(gè)扇區(qū)一次驗(yàn)證密碼成功之后根據(jù)控制字的設(shè)置可以對(duì)該扇區(qū)的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行相應(yīng)讀寫操作直到執(zhí)行Halt終止或驗(yàn)證其他扇區(qū)的密碼，在選擇另一扇區(qū)時(shí)，需要先進(jìn)行這一扇區(qū)密碼校驗(yàn)。細(xì)心觀察上面那幅流程圖的箭頭也可以發(fā)現(xiàn)這個(gè)要求）
此外，有一點(diǎn)必須要說(shuō)明的就是：默認(rèn)控制下FF07806時(shí)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(gè)軟件：http://pan.baidu.com/s/1eQuCCvw

(5)存儲(chǔ)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(shí)命令連同數(shù)據(jù)值一塊發(fā)送。）

(6)終止卡操作：HALT指令進(jìn)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(gè)塊16位CRC校驗(yàn)、每個(gè)字節(jié)都有奇偶校驗(yàn)位、位計(jì)數(shù)檢查、位編碼區(qū)別“1”“0”“無(wú)信息”、信道監(jiān)控。
CRC16校驗(yàn)： MFRC522內(nèi)部有CRC16協(xié)處理器，主機(jī)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(huì)讀取CRCResultReg寄存器值即CRC16校驗(yàn)值，然后把這個(gè)16位的校驗(yàn)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(yàn)是硬件自動(dòng)完成的，我們只需要自己去讀取MFRC522的Status1Reg寄存器看檢驗(yàn)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(gè)扇區(qū)的默認(rèn)秘鑰是多少？
答1.S50卡的初始密碼A和B是12個(gè)F。
問2.如何對(duì)加密扇區(qū)的某一數(shù)據(jù)塊進(jìn)行讀寫數(shù)據(jù)？
答2.選中卡之后，首先要知道這個(gè)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(yàn)證扇區(qū)的密碼A或密碼B，驗(yàn)證成功之后就可以進(jìn)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(gè)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(yàn)證秘鑰A或B成功之后即可對(duì)存放在數(shù)據(jù)塊3的秘鑰AB進(jìn)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(jìn)行修改？
答4.作用：是該扇區(qū)的各個(gè)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(yàn)證成功之后即可對(duì)數(shù)據(jù)塊3的控制字域的值進(jìn)行修改。這里先推測(cè)，修改密碼和控制字時(shí)，都是一起進(jìn)行寫操作的，因?yàn)樗麄冊(cè)谕粋€(gè)數(shù)據(jù)區(qū)。

四、程序設(shè)計(jì)思路

模塊化編程：

1.基本操作函數(shù)

主機(jī)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(jī)與模塊的操作函數(shù)。

2.主機(jī)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?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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