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从0开始设计_基于STM32F1的RC522读写卡

LOTO虚拟示波器 458

前言:

现时看官们对“init软件”大致比较珍视,各位老铁们都想要知道一些“init软件”的相关知识。那么小编在网上网罗了一些对于“init软件””的相关文章,希望各位老铁们能喜欢,同学们一起来了解一下吧!

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LOTO示波器OSCA02,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 */

/**

******************************************************************************

* [url=home.php?mod=space&uid=288409]@file[/url] : main.c

* [url=home.php?mod=space&uid=247401]@brief[/url] : Main program body

******************************************************************************

* @attention

*

* <h2><center>© Copyright (c) 2021 STMicroelectronics.

* All rights reserved.</center></h2>

*

* 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%04X\r\n", 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=%s\r\n",Card_ID);

}

pcd_err = PCD_Select((uint8_t *)RxBuffer); //选卡

if(pcd_err == PCD_OK)

{

printf("Select Card OK\r\n");

}

else

{

printf("Select Card Error\r\n");

}

pcd_err = PCD_AuthState(PICC_AUTHENT1A, 5, key_A, RxBuffer); //解密

if(pcd_err == PCD_OK)

{

printf("Auth Card OK\r\n");

}

else

{

printf("Auth Card Error\r\n");

}

pcd_err = PCD_WriteBlock(6, (uint8_t *)WriteData); //写卡

if(pcd_err == PCD_OK)

{

printf("写卡成功\r\n");

}

else

{

printf("写卡失败:%d\r\n",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:%s\r\n", ReadData);

}

else

{

printf("读卡失败:%d\r\n",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("error\r\n");

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 %d\r\n", 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!

标签: #init软件