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      Linux驅(qū)動開發(fā)-編寫RFID-RC522射頻刷卡模塊驅(qū)動

      DS小龍哥-嵌入式技術(shù) ? 2022-09-17 15:14 ? 次閱讀

      【摘要】 當(dāng)前文章介紹如果在Linux系統(tǒng)下編寫MF-RC522模塊驅(qū)動，配合應(yīng)用層，完成IC卡號讀取，扇區(qū)讀寫，密碼驗證等等。當(dāng)前開發(fā)板采用友善之臂Tiny4412，芯片是三星的EXYNOS4412，驅(qū)動代碼沒有采用SPI子系統(tǒng)，直接控制IO口模擬SPI時序完成與MF-RC522之間通訊。

      1. MF-RC522模塊介紹

      MFRC522是應(yīng)用于13.56MHz非接觸式通信中高集成度的讀寫卡芯片，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。便攜式手持設(shè)備研發(fā)的較好選擇。MFRC522利用了先進(jìn)的調(diào)制和解調(diào)概念，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14443A兼容應(yīng)答器信號。數(shù)字部分處理ISO14443A幀和錯誤檢測。此外，還支持快速CRYPTO1加密算法，用語驗證MIFARE系列產(chǎn)品。MFRC522支持MI FARE系列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高集成度讀寫卡系列芯片族的新成員,MFRC522與MF RC500和MFRC530有不少相似之處，同時也具備許多特點(diǎn)和差異。它與主機(jī)間通信采用SPI模式，有利于減少連線，縮小PCB板體積，降低成本。

      淘寶上MFRC522的成品模塊非常多，購買都會送幾張白卡(IC卡)，完成讀寫實(shí)驗。

      淘寶上購買的MF-RC522模塊基本是引出的SPI接口，實(shí)際上MF-RC522本身還支持IIC，UART協(xié)議，SPI相比來講，協(xié)議更加簡單，速度也快。

      當(dāng)前我采用的就是淘寶購買一個封裝好的成品模塊，采用MFRC522原裝芯片設(shè)計讀卡電路，使用方便，成本低廉，適用于設(shè)備開發(fā)、讀卡器開發(fā)等高應(yīng)用的用戶，需要進(jìn)行射頻卡終端設(shè)計/生產(chǎn)的用戶。本模塊可直接裝入各種讀卡器模具。模塊采用電壓為3.3V，通過SPI接口簡單的幾條線就可以直接與用戶任何CPU主板相連接通信，可以保證模塊穩(wěn)定可靠的工作、讀卡距離遠(yuǎn)。

      image-20220110135943959image-20220110140109007

      當(dāng)前文章介紹如果在Linux系統(tǒng)下編寫MF-RC522模塊驅(qū)動，配合應(yīng)用層，完成IC卡號讀取，扇區(qū)讀寫，密碼驗證等等。當(dāng)前開發(fā)板采用友善之臂Tiny4412，芯片是三星的EXYNOS4412，驅(qū)動代碼沒有采用SPI子系統(tǒng)，直接控制IO口模擬SPI時序完成與MF-RC522之間通訊。

      購買模塊時，會送一張IC白卡和一個鑰匙扣，雖然形狀不一樣，內(nèi)部芯片型號都是屬于S50卡，常用的公交車卡、地鐵卡、超市會員卡等等，都是屬于這種S50卡。這個洗頭還有一個S70類型的卡，空間比S50大4倍。S50卡內(nèi)部就是一個EEPROM空間，可以存放任何數(shù)據(jù)，空間一共分為16個扇區(qū)，每個扇區(qū)由4塊（0、1、2、3）組成。實(shí)際操作時，將16個扇區(qū)分為64個塊，按絕對地址編號為0-63。

      IC卡沒有電源的，它是由IC芯片、感應(yīng)天線組成，封裝在一個標(biāo)準(zhǔn)的PVC卡片內(nèi)，芯片及天線無任何外露部分。是世界上最近幾年發(fā)展起來的一項新技術(shù)，它成功的將射頻識別技術(shù)和IC卡技術(shù)結(jié)合起來，結(jié)束了無源（卡中無電源）和免接觸這一難題，是電子器件領(lǐng)域的一大突破?？ㄆ谝欢ň嚯x范圍(通常為5—10cm)靠近讀寫器表面，通過無線電波的傳遞來完成數(shù)據(jù)的讀寫操作。

      2. 硬件原理連線

      3. 驅(qū)動代碼示例

      3.1 rc522.c 源代碼

      #include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include "rfid_rc522.h"
#include 
#include 
/*--------------------------------RC522相關(guān)操作代碼---------------------------------------------*/

/*
函數(shù)功能：RC522初始化
Tiny4412硬件連接：
	DO--MISO :GPB_2
	DI--MOSI :GPB_3
	CLK-SCLK :GPB_0
	CS--CS   :GPB_1
	RST--    :GPB_4
*/
void RC522_IO_Init(void)
{
	/*1. 注冊GPIO*/
	gpio_request(EXYNOS4_GPB(0), "RC522_CLK-SCLK");
	gpio_request(EXYNOS4_GPB(1), "RC522_CS");
	gpio_request(EXYNOS4_GPB(2), "MOSI");
	gpio_request(EXYNOS4_GPB(3), "RC522_MOSI");
	gpio_request(EXYNOS4_GPB(4), "RST");
	
	/*2. 配置GPIO口模式*/
	s3c_gpio_cfgpin(EXYNOS4_GPB(0), S3C_GPIO_OUTPUT);  //時鐘
	s3c_gpio_cfgpin(EXYNOS4_GPB(1), S3C_GPIO_OUTPUT);  //片選
	s3c_gpio_cfgpin(EXYNOS4_GPB(2), S3C_GPIO_INPUT);  //輸入模式
	s3c_gpio_cfgpin(EXYNOS4_GPB(3), S3C_GPIO_OUTPUT); //輸出模式
	s3c_gpio_cfgpin(EXYNOS4_GPB(4), S3C_GPIO_OUTPUT); //輸出模式
	
	/*3. 上拉GPIO口*/
	gpio_set_value(EXYNOS4_GPB(0), 1);
	gpio_set_value(EXYNOS4_GPB(1), 1);
	gpio_set_value(EXYNOS4_GPB(3), 1);
	gpio_set_value(EXYNOS4_GPB(4), 1);
}
/*
函數(shù)功能：SPI時序讀寫一個字節(jié)
說    明：SPI底層時序，程序的移植接口
*/
u8 RC522_SPI_ReadWriteOneByte(u8 data_tx)
{
	 u8 data_rx=0;
	 u8 i;
	 for(i=0;i<8;i++)
	 {
		gpio_set_value(EXYNOS4_GPB(0), 0);
		if(data_tx&0x80)gpio_set_value(EXYNOS4_GPB(3), 1);
		else gpio_set_value(EXYNOS4_GPB(3), 0);
		data_tx<<=1; //繼續(xù)發(fā)送下一個數(shù)據(jù)

		gpio_set_value(EXYNOS4_GPB(0), 1);
		data_rx<<=1;
		if(gpio_get_value(EXYNOS4_GPB(2)))data_rx|=0x01;
	 }
	 return data_rx;
}
/*
功能描述:選卡讀取卡存儲器容量
輸入?yún)?shù):serNum 傳入卡序列號
返 回 值:成功返回卡容量
*/
u8 RC522_MFRC522_SelectTag(u8 *serNum) //讀取卡存儲器容量
{     
	u8 i;     
	u8 status;     
	u8 size;     
	u8 recvBits;     
	u8 buffer[9];
	     
	buffer[0]=PICC_ANTICOLL1;	  //防撞碼1     
	buffer[1]=0x70;
	buffer[6]=0x00;						     
	for(i=0;i<4;i++)					
	{
		buffer[i+2]=*(serNum+i);	//buffer[2]-buffer[5]為卡序列號
		buffer[6]^=*(serNum+i);	  //卡校驗碼
	}
	
	RC522_CalulateCRC(buffer,7,&buffer[7]);	//buffer[7]-buffer[8]為RCR校驗碼
	RC522_ClearBitMask(Status2Reg,0x08);
	status=RC522_PcdComMF522(PCD_TRANSCEIVE,buffer,9,buffer,&recvBits);
	
	if((status==MI_OK)&&(recvBits==0x18))    
		size=buffer[0];     
	else    
		size=0;
	return size; 
}
/*
延時函數(shù)，納秒級
*/
void RC522_Delay(u32 ns)
{
	ndelay(ns);
}
/*
函數(shù)功能：RC522芯片初始化
*/
void RC522_Init(void)
{
  RC522_IO_Init();			 //RC522初始化
  RC522_PcdReset();  		 //復(fù)位RC522 
  RC522_PcdAntennaOff();	 //關(guān)閉天線
  msleep(2);  		  		 //延時2毫秒
  RC522_PcdAntennaOn();		 //開啟天線
  M500PcdConfigISOType('A'); //設(shè)置RC632的工作方式
}
/*
函數(shù)功能：復(fù)位RC522
*/
void RC522_Reset(void)
{
  RC522_PcdReset();				//復(fù)位RC522
  RC522_PcdAntennaOff();		//關(guān)閉天線
  msleep(2);  		  		    //延時2毫秒
  RC522_PcdAntennaOn();		    //開啟天線  	
}
/*
功    能: 尋卡
參數(shù)說明: req_code[IN]:尋卡方式
                0x52   = 尋感應(yīng)區(qū)內(nèi)所有符合14443A標(biāo)準(zhǔn)的卡
                0x26   = 尋未進(jìn)入休眠狀態(tài)的卡
          			pTagType[OUT]:卡片類型代碼
                0x4400 = Mifare_UltraLight
                0x0400 = Mifare_One(S50)
                0x0200 = Mifare_One(S70)
                0x0800 = Mifare_Pro(X)
                0x4403 = Mifare_DESFire
返 回 值: 成功返回MI_OK
*/
char RC522_PcdRequest(u8 req_code,u8 *pTagType)
{
	char status;  
	u8 unLen;
	u8 ucComMF522Buf[MAXRLEN];  	   		// MAXRLEN  18

	RC522_ClearBitMask(Status2Reg,0x08);	//清RC522寄存器位,/接收數(shù)據(jù)命令
	RC522_WriteRawRC(BitFramingReg,0x07);   //寫RC632寄存器
	RC522_SetBitMask(TxControlReg,0x03);    //置RC522寄存器位
 
	ucComMF522Buf[0]=req_code; 	    //尋卡方式
	
	status=RC522_PcdComMF522(PCD_TRANSCEIVE,ucComMF522Buf,1,ucComMF522Buf,&unLen); //通過RC522和ISO14443卡通訊
	
	if((status==MI_OK)&&(unLen==0x10))
	{    
		*pTagType=ucComMF522Buf[0];
		*(pTagType+1)=ucComMF522Buf[1];
	}
	else
	{
	  status = MI_ERR;
	}  
	return status;
}
/*
功    能: 防沖撞
參數(shù)說明: pSnr[OUT]:卡片序列號，4字節(jié)
返    回: 成功返回MI_OK
*/
char RC522_PcdAnticoll(u8 *pSnr)
{
    char status;
    u8 i,snr_check=0;
    u8 unLen;
    u8 ucComMF522Buf[MAXRLEN]; 
    
    RC522_ClearBitMask(Status2Reg,0x08);  //清RC522寄存器位 
    RC522_WriteRawRC(BitFramingReg,0x00); //寫
    RC522_ClearBitMask(CollReg,0x80);     //清
 
    ucComMF522Buf[0]=PICC_ANTICOLL1;   	 //PICC_ANTICOLL1 = 0x93
    ucComMF522Buf[1]=0x20;
	
    status=RC522_PcdComMF522(PCD_TRANSCEIVE,ucComMF522Buf,2,ucComMF522Buf,&unLen); //0x0c,通過RC522和ISO14443卡通訊
											 //PCD_TRANSCEIVE =發(fā)送并接收數(shù)據(jù)
											 //2：寫入卡里的數(shù)據(jù)字節(jié)長度
											 //ucComMF522Buf:存放數(shù)據(jù)的地址
											 //unLen：從卡里讀出的數(shù)據(jù)長度
    if(status==MI_OK)
    {
    	 for(i=0;i<4;i++)
			 {   
					 *(pSnr+i)=ucComMF522Buf[i];  //把讀到的卡號賦值給pSnr
					 snr_check^=ucComMF522Buf[i];
			 }
			 if(snr_check!=ucComMF522Buf[i])
			 {
					status = MI_ERR;
			 }
    }   
    RC522_SetBitMask(CollReg,0x80);
    return status;
}
/*
功    能：選定卡片
參數(shù)說明：pSnr[IN]:卡片序列號，4字節(jié)
返    回：成功返回MI_OK
*/
char RC522_PcdSelect(u8 *pSnr)
{
    char status;
    u8 i;
    u8 unLen;
    u8 ucComMF522Buf[MAXRLEN]; 
    
    ucComMF522Buf[0]=PICC_ANTICOLL1;
    ucComMF522Buf[1]=0x70;
    ucComMF522Buf[6]=0;
	
    for(i=0;i<4;i++)
    {
    	ucComMF522Buf[i+2]=*(pSnr+i);
    	ucComMF522Buf[6]^=*(pSnr+i);
    }
		
    RC522_CalulateCRC(ucComMF522Buf,7,&ucComMF522Buf[7]); //用MF522計算CRC16函數(shù)，校驗數(shù)據(jù)
    RC522_ClearBitMask(Status2Reg,0x08);	                //清RC522寄存器位
    status=RC522_PcdComMF522(PCD_TRANSCEIVE,ucComMF522Buf,9,ucComMF522Buf,&unLen);
    if((status==MI_OK)&&(unLen==0x18))status=MI_OK;
    else status=MI_ERR;
		
    return status;
}
/*
功    能：驗證卡片密碼
參數(shù)說明：auth_mode[IN]: 密碼驗證模式
                 0x60 = 驗證A密鑰
                 0x61 = 驗證B密鑰 
          addr[IN]：塊地址
          pKey[IN]：扇區(qū)密碼
          pSnr[IN]：卡片序列號，4字節(jié)
返    回：成功返回MI_OK
*/               
char RC522_PcdAuthState(u8 auth_mode,u8 addr,u8 *pKey,u8 *pSnr)
{
    char status;
    u8 unLen;
    u8 ucComMF522Buf[MAXRLEN];  //MAXRLEN  18(數(shù)組的大小)
	  
	  //驗證模式+塊地址+扇區(qū)密碼+卡序列號   
    ucComMF522Buf[0]=auth_mode;		
    ucComMF522Buf[1]=addr;				
    memcpy(&ucComMF522Buf[2],pKey,6); //拷貝，復(fù)制
    memcpy(&ucComMF522Buf[8],pSnr,4); 
	 
    status=RC522_PcdComMF522(PCD_AUTHENT,ucComMF522Buf,12,ucComMF522Buf,&unLen);
    if((status!= MI_OK)||(!(RC522_ReadRawRC(Status2Reg)&0x08)))status = MI_ERR;
    return status;
}
/*
功    能：讀取M1卡一塊數(shù)據(jù)
參數(shù)說明： 
addr：塊地址
p   ：讀出的塊數(shù)據(jù)，16字節(jié)
返    回：成功返回MI_OK
*/ 
char RC522_PcdRead(u8 addr,u8 *p)
{
    char status;
    u8 unLen;
    u8 i,ucComMF522Buf[MAXRLEN]; //18

    ucComMF522Buf[0]=PICC_READ;
    ucComMF522Buf[1]=addr;
    RC522_CalulateCRC(ucComMF522Buf,2,&ucComMF522Buf[2]);
    status=RC522_PcdComMF522(PCD_TRANSCEIVE,ucComMF522Buf,4,ucComMF522Buf,&unLen);//通過RC522和ISO14443卡通訊
    if((status==MI_OK&&(unLen==0x90)))
    {
		for(i=0;i<16;i++)
		{
				*(p +i)=ucComMF522Buf[i];
		}
    }
    else
	{   
		status=MI_ERR;
	}
    return status;
}
/*
功    能：寫數(shù)據(jù)到M1卡指定塊
參數(shù)說明：addr：塊地址
          p   ：向塊寫入的數(shù)據(jù)，16字節(jié)
返    回：成功返回MI_OK
*/                  
char RC522_PcdWrite(u8 addr,u8 *p)
{
    char status;
    u8 unLen;
    u8 i,ucComMF522Buf[MAXRLEN]; 
    
    ucComMF522Buf[0]=PICC_WRITE;// 0xA0 //寫塊
    ucComMF522Buf[1]=addr;      //塊地址
    RC522_CalulateCRC(ucComMF522Buf,2,&ucComMF522Buf[2]);
 
    status=RC522_PcdComMF522(PCD_TRANSCEIVE,ucComMF522Buf,4,ucComMF522Buf,&unLen);

    if((status!= MI_OK)||(unLen != 4)||((ucComMF522Buf[0]&0x0F)!=0x0A))
	{
		status = MI_ERR;
	}
		
    if(status==MI_OK)
    {
        for(i=0;i<16;i++)//向FIFO寫16Byte數(shù)據(jù) 
        {    
        	ucComMF522Buf[i]=*(p +i);   
        }
        RC522_CalulateCRC(ucComMF522Buf,16,&ucComMF522Buf[16]);
        status = RC522_PcdComMF522(PCD_TRANSCEIVE,ucComMF522Buf,18,ucComMF522Buf,&unLen);
        if((status != MI_OK)||(unLen != 4)||((ucComMF522Buf[0]&0x0F)!=0x0A))
		{   
			status = MI_ERR;   
		}
    }
    return status;
}
/*
功    能：命令卡片進(jìn)入休眠狀態(tài)
返    回：成功返回MI_OK
*/
char RC522_PcdHalt(void)
{
    u8 status;
    u8 unLen;
    u8 ucComMF522Buf[MAXRLEN]; //MAXRLEN==18
	status=status;
    ucComMF522Buf[0]=PICC_HALT;
    ucComMF522Buf[1]=0;
    RC522_CalulateCRC(ucComMF522Buf,2,&ucComMF522Buf[2]);
    status=RC522_PcdComMF522(PCD_TRANSCEIVE,ucComMF522Buf,4,ucComMF522Buf,&unLen);
    return MI_OK;
}
/*
功    能：用MF522計算CRC16函數(shù)
參    數(shù)：
		*pIn ：要讀數(shù)CRC的數(shù)據(jù)
		len：-數(shù)據(jù)長度
		*pOut：計算的CRC結(jié)果
*/
void RC522_CalulateCRC(u8 *pIn ,u8 len,u8 *pOut )
{
    u8 i,n;
    RC522_ClearBitMask(DivIrqReg,0x04);  //CRCIrq = 0  
    RC522_WriteRawRC(CommandReg,PCD_IDLE);
    RC522_SetBitMask(FIFOLevelReg,0x80); //清FIFO指針
    
  //向FIFO中寫入數(shù)據(jù)  
	for(i=0;i
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