MFRC522設(shè)計報告

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、工作過程9四、結(jié)果12一、概述通過點名、磁卡和接觸式IC卡等方式對學生的到課情況進行考勤、記錄管理，既耗時又相互干擾；而非接觸式RFID學生考勤系統(tǒng)實現(xiàn)了利用無線射頻識別技術(shù) 對學生考勤管理，既方便、快捷，又省時。而且通過物聯(lián)網(wǎng)和PC機終端對數(shù)據(jù)進行處理。二、系統(tǒng)組成學生智能考勤系統(tǒng)由四大部分組成，非接觸式IC卡、讀卡器、單片機及PC終端。如下圖學生考勤系統(tǒng)組成1. 當保存有學生基本信息的IC卡進入讀卡器天線作用范圍內(nèi)時，卡片獲得能量以維持卡內(nèi)部電路工作；2. 單

2、片機負責控制讀卡器進行一系列“尋卡防沖突選卡讀/寫卡”操作，如果成功，將讀取到卡片上的學生信息；3. 單片機將學生信息發(fā)送到PC終端，由PC機對一步對數(shù)據(jù)進行處理。 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卡系列芯片中的一員。是 NXP 公司針對“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)動讀寫器天線與 I

3、SO 14443A/MIFARE®卡和應(yīng)答機的通信，無需其它的電路。接收器部分提供一個堅固而有效的解調(diào)和解碼電路，用于處理 ISO14443A 兼容的應(yīng)答器信號。數(shù)字部分處理 ISO14443A 幀和錯誤檢測（奇偶CRC）。 此外，它還支持快速 CRYPTO1 加密算法， 用于驗證 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 424kbit/s。 作為 13.56MHz 高集成度讀寫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，同時也具備諸多特點和差異。它與主機間

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，每頁16個寄存器，共64個寄存器；（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，與單片機接口如下：4、工作過程對卡的操作分成四步：尋卡

5、防沖突選卡讀/寫卡；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中寫入PICC_REQIDL命令，通過PCD_TRANSCEIVE命令將FIFO中數(shù)據(jù)通過天線發(fā)送出去，此時若有卡在天線作用范圍內(nèi)，將識別命令，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、還會再次讀??；第二條命令讀取完卡后會等待卡離開開線作用范圍，直到再次進入。（2） 防沖突向FIFO中寫入PICC_ANTICOLL0x20，通過PCD_TRANSCEIVE命令將FIFO中數(shù)據(jù)通過天線發(fā)送出去，卡返回卡序列號（共5字節(jié)，第5字節(jié)是卡序列號校驗碼）；由于是非接觸式的，同一時間天線作用范圍內(nèi)可能不只一張卡時，即有多于一張的MIFARE 1卡發(fā)回了卡序列號應(yīng)答，則發(fā)生了沖突。此時，由于每張卡的卡序列號各不相同，MCM接收到的信息(即卡序列號)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個沖突位將其置1(排除該位為0的卡)，然后查第2個，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中寫入PICC_SElECTTAG0x70卡序列號，通過PCD_TRANSCEIVE命令將FIFO中數(shù)據(jù)通過天線發(fā)送出去，卡返回卡容量（對于MIFARE 1卡來說，可能為88H或08H）；（4） 對卡EEPROM讀寫之前要進行認證status = MFRC522_Auth(PICC_AUTHENT1A, blockAddr, sectorKeyAblockAddr/4, serNum);/認證向FIFO中寫入PICC_AUTHENT1A/PICC_AUTHENT1B塊地址扇區(qū)密碼卡序列號，通過PCD_TRANSCEIVE命令將FIFO中數(shù)據(jù)通過

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

9、致，將會有RB=RB'，校驗正確，否則將無法通過校驗。(D) 環(huán)：如果(C)環(huán)校驗是正確的，則MIFARE 1卡片用卡中存放的密碼對RA加密后發(fā)送令牌TOKEN BA給讀寫器。 (E) 環(huán)：讀寫器收到令牌TOKEN BA后，用讀寫器中存放的密碼對令牌TOKEN BA中的RA(隨機數(shù))進行解密得到RA'；并校驗第一次由(B)環(huán)中讀寫器發(fā)出去的隨機數(shù)RA是否與(D)環(huán)中接收到的TOKEN BA中的RA' 相一致；同樣，若讀寫器與卡中的密碼及加密/解密算法一致，將會有RA=RA'，校驗正確，否則將無法通過校驗。如果上述的每一個環(huán)都為“真”，且都能正確通過驗證，則整個的認證過程將成功。讀寫器將允許對剛剛認證通過的卡片上的這個扇區(qū)進入下一步的操作(讀/寫等操作)。（5） 寫數(shù)據(jù)向FIFO中寫入PICC_WRITE塊地址，通過PCD_TRANSCEIVE命令將FIFO中數(shù)據(jù)通過天線發(fā)送出去。要注意寫塊3數(shù)據(jù)，因為塊3包含了所在扇區(qū)在密鑰及訪問條件，如果操作不當，將導致扇區(qū)無法正常使用。（6） 讀數(shù)據(jù)向FIFO中寫入PICC_READ塊