从0开始设计_基于STM32F1的RC522读写卡
1.介绍
看网上很多RC522的教程都是基于读卡ID的，这个对于很多应用来说其实没有什么用，最近刚好有个项目需要读写卡，而RC522又是非常常用的且不容易缺货的芯片，所以准备用RC522来进行读写卡。
2.设备准备
首先准备一个开发板和一个RC522模块，开发板这里我选择正点原子的精英板（STM32F103ZET6），具体如下板子如下图1所示。
接下来就是接线，我选择的是SPI2，对应的接线如下：
RST --> PC4
MISO --> PB14
MOSI --> PB15
SCK --> PB13
SDA --> PB0
上面是硬件名称的相应接口，对于SPI来说SDA就是SPI的CS（片选）线，记得RC522模块的供电采用3.3V，可别接成5V了。
3.工程配置
首先打开外部时钟，配置如下图2所示。
根据外部晶振配置对应的外部晶振频率，设置为最大的72MB。
配置SPI2，首先配置位数，频率，以及模式，片选采用软件方式。
接下来配置引脚，由于片选已经采用软件的方式，所以只需要配置MISO，MOSI和SCK了。
RST和CS直接采用GPIO的配置。
最后配置一下UART即可，选择115200波特率，引脚默认。
设置完成之后，所有引脚如图8所示。
4.程序编写
首先需要导入RC522的库，只有两个文件分别是【RC522.c】和【RC522.h】。
接下来修改RC522.c中的硬件接口，将SPI读写修改成如下代码。
#include "RC522.h"
//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
/**************************************************************************************
* 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);
}
/**************************************************************************************
* 函数名称: SPI_RW_Byte
* 功能描述: 模拟SPI读写一个字节
* 入口参数: -byte:要发送的数据
* 出口参数: -byte:接收到的数据
***************************************************************************************/
static uint8_t ret; //些函数是HAL与标准库不同和地方，【读写函数】
uint8_t SPI2_RW_Byte(uint8_t byte)
{
HAL_SPI_TransmitReceive(&hspi2, &byte, &ret, 1, 10);//把byte写入，并读出一个值 存入ret
return ret; //入口是byte的地址，读取时用的也是ret的地址；1：一次只写入一个值 10：timeout
}
/**************************************************************************************
* 函数名称：MFRC_WriteReg
* 功能描述：写一个寄存器
* 入口参数：-addr:待写的寄存器地址
* -data:待写的寄存器数据
* 出口参数：无
* 返 回 值：无
* 说 明：无
***************************************************************************************/
void MFRC_WriteReg(uint8_t addr, uint8_t data)
{
uint8_t AddrByte;
AddrByte = (addr << 1 ) & 0x7E; //求出地址字节
RS522_NSS(0); //NSS拉低
SPI2_RW_Byte(AddrByte); //写地址字节
SPI2_RW_Byte(data); //写数据
RS522_NSS(1); //NSS拉高
}
/**************************************************************************************
* 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;
} 其他接口保持不变，我们来看一下RC522提供的接口和指令有哪些。 #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 不过接下来我们需要测试一下，SPI是否正常，接上USB示波器，最近出门在外，不方便带示波器，所以带了一个LOTO的便携示波器，不过他刚好有逻辑分析仪的功能，刚好测试一下它的性能，接线图如下，需要将ChA口接到时钟线上，这样才能执行触发功能。
然后将代码进入调试，进入读寄存器函数，在进入前打个断点，然后开启LOTO示波器的触发功能，然后运行到读取结束，可以看到读取到了【0x83】这个值。
再来看看逻辑分析仪读取到的值，可以看到也是【0x83】，说明这个逻辑分析仪性能还行。
SPI功能测试完了，接下来就要进行读写卡了。首先科普一下读写卡的整个过程【寻卡-》放冲撞-》选卡-》解密卡-》读/写卡】。
按照上面的流程，调用相关的函数，整体代码如下。
/* USER CODE BEGIN Header */
/**
******************************************************************************
* @file : main.c
* @brief : Main program body
******************************************************************************
* @attention
*
* © Copyright (c) 2021 STMicroelectronics.
* All rights reserved.
*
* This software component is licensed by ST under BSD 3-Clause license,
* the "License"; You may not use this file except in compliance with the
* License. You may obtain a copy of the License at:
* opensource.org/licenses/BSD-3-Clause
*
******************************************************************************
*/
/* USER CODE END Header */
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"
#include "spi.h"
#include "usart.h"
#include "gpio.h"
/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "delay.h"
#include "printf.h"
#include "rc522.h"
#include "string.h"
/* USER CODE END Includes */
/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PTD */
/* USER CODE END PTD */
/* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PD */
/* USER CODE END PD */
/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PM */
/* USER CODE END PM */
/* Private variables ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PV */
/* USER CODE END PV */
/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
void SystemClock_Config(void);
/* USER CODE BEGIN PFP */
/* USER CODE END PFP */
/* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 */
uint8_t key_A[6] = {0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF};
char *WriteData = {"1234567890ABCDEF"};
char ReadData[16] = {0};
/* USER CODE END 0 */
/**
* @Brief The application entry point.
* @retval int
*/
int main(void)
{
/* USER CODE BEGIN 1 */
char pcd_err = 0;
/* USER CODE END 1 */
/* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/
/* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
HAL_Init();
/* USER CODE BEGIN Init */
/* USER CODE END Init */
/* Configure the system clock */
SystemClock_Config();
/* USER CODE BEGIN SysInit */
/* USER CODE END SysInit */
/* Initialize all configured peripherals */
MX_GPIO_Init();
MX_USART1_UART_Init();
MX_SPI2_Init();
/* USER CODE BEGIN 2 */
//初始化
//*************************
PCD_Init();//RC522初始化
//*************************
//全局变量
//*************************
uint8_t RxBuffer[4];
char Card_ID[8];
//*************************
/* USER CODE END 2 */
/* Infinite loop */
/* USER CODE BEGIN WHILE */
while (1)
{
/* USER CODE END WHILE */
/* USER CODE BEGIN 3 */
pcd_err = PCD_Request(PICC_REQIDL, RxBuffer);//返回值为0，代表寻卡成功；并把卡类型存入RxBuffer中
if(pcd_err == PCD_OK)
{
uint16_t cardType = (RxBuffer[0] << 8) | RxBuffer[1];
printf("卡类型：0x%04Xrn", cardType);
pcd_err = PCD_Anticoll(RxBuffer); //防冲撞，完成这部就可以简单地 读取卡号，本次不涉及更高层次应用
if(pcd_err == PCD_OK)
{
sprintf(Card_ID,"%x%x%x%x",RxBuffer[0],RxBuffer[1],RxBuffer[2],RxBuffer[3]);
printf("ID=%srn",Card_ID);
}
pcd_err = PCD_Select((uint8_t *)RxBuffer); //选卡
if(pcd_err == PCD_OK)
{
printf("Select Card OKrn");
}
else
{
printf("Select Card Errorrn");
}
pcd_err = PCD_AuthState(PICC_AUTHENT1A, 5, key_A, RxBuffer); //解密
if(pcd_err == PCD_OK)
{
printf("Auth Card OKrn");
}
else
{
printf("Auth Card Errorrn");
}
pcd_err = PCD_WriteBlock(6, (uint8_t *)WriteData); //写卡
if(pcd_err == PCD_OK)
{
printf("写卡成功rn");
}
else
{
printf("写卡失败:%drn",pcd_err);
}
HAL_Delay(1);
pcd_err = PCD_ReadBlock(6, (uint8_t *)ReadData); //读卡
if(pcd_err == PCD_OK)
{
printf("读卡成功:%srn", ReadData);
}
else
{
printf("读卡失败:%drn",pcd_err);
}
PCD_Halt();
memset(RxBuffer, 0, sizeof(RxBuffer));//清空字符串,这里要清除RxBuffer才行
HAL_Delay(1000);
}
HAL_Delay(100);
}
/* USER CODE END 3 */
}
/**
* @brief System Clock Configuration
* @retval None
*/
void SystemClock_Config(void)
{
RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};
/** Initializes the RCC Oscillators according to the specified parameters
* in the RCC_OscInitTypeDef structure.
*/
RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;
RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;
RCC_OscInitStruct.HSEPredivValue = RCC_HSE_PREDIV_DIV1;
RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLMUL = RCC_PLL_MUL9;
if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
/** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks
*/
RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
|RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;
RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_2) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
}
/* USER CODE BEGIN 4 */
/* USER CODE END 4 */
/**
* @brief This function is executed in case of error occurrence.
* @retval None
*/
void Error_Handler(void)
{
/* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug */
/* User can add his own implementation to report the HAL error return state */
__disable_irq();
printf("errorrn");
while (1)
{
}
/* USER CODE END Error_Handler_Debug */
}
#ifdef USE_FULL_ASSERT
/**
* @brief Reports the name of the source file and the source line number
* where the assert_param error has occurred.
* @param file: pointer to the source file name
* @param line: assert_param error line source number
* @retval None
*/
void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line)
{
/* USER CODE BEGIN 6 */
/* User can add his own implementation to report the file name and line number,
ex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %drn", file, line) */
/* USER CODE END 6 */
}
#endif /* USE_FULL_ASSERT */
/************************ (C) COPYRIGHT STMicroelectronics *****END OF FILE****/ 代码是先进**，然后进**，再进**。关于解密，卡默认的密码是【FFFFFFFFFFFF】，一共是6个【0xFF】。
最终的输出结果如下图12所示，写入【“1234567890ABCDEF”】内容，读出的也是【“1234567890ABCDEF”】内容。
5.总结
SPI配置下来还是比较简单的，这个工程最主要的还是得读懂RC522的工作流程，如果能对IC卡进行读写，项目的基本功能就实现了，后续只要调用相关的接口接可以了，这次的分享就到这里了！
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