st m 32f401與407的區別（從0開始設計基於STM32F1的RC522讀寫卡）

2023-09-12 06:54:29

從0開始設計_基於STM32F1的RC522讀寫卡

1.介紹看網上很多RC522的教程都是基於讀卡ID的，這個對於很多應用來說其實沒有什麼用，最近剛好有個項目需要讀寫卡，而RC522又是非常常用的且不容易缺貨的晶片，所以準備用RC522來進行讀寫卡。2.設備準備首先準備一個開發板和一個RC522模塊，開發板這裡我選擇正點原子的精英板（STM32F103ZET6），具體如下板子如下圖1所示。

接下來就是接線，我選擇的是SPI2，對應的接線如下：RST --> PC4MISO --> PB14MOSI --> PB15SCK --> PB13SDA --> PB0上面是硬體名稱的相應接口，對於SPI來說SDA就是SPI的CS（片選）線，記得RC522模塊的供電採用3.3V，可別接成5V了。3.工程配置首先打開外部時鐘，配置如下圖2所示。

根據外部晶振配置對應的外部晶振頻率，設置為最大的72MB。

配置SPI2，首先配置位數，頻率，以及模式，片選採用軟體方式。

接下來配置引腳，由於片選已經採用軟體的方式，所以只需要配置MISO，MOSI和SCK了。

RST和CS直接採用GPIO的配置。

最後配置一下UART即可，選擇115200波特率，引腳默認。

設置完成之後，所有引腳如圖8所示。

4.程序編寫首先需要導入RC522的庫，只有兩個文件分別是【RC522.c】和【RC522.h】。接下來修改RC522.c中的硬體接口，將SPI讀寫修改成如下代碼。

#include "RC522.h"//三目運算符true取前面那個#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/*************************************************************************************** 函數名稱：MFRC_Init* 功能描述：MFRC初始化* 入口參數：無* 出口參數：無* 返回值：無* 說明：MFRC的SPI接口速率為0~10Mbps***************************************************************************************/void MFRC_Init(void){ RS522_NSS(1); RS522_RST(1);}/*************************************************************************************** 函數名稱: SPI_RW_byte* 功能描述: 模擬SPI讀寫一個字節* 入口參數: -byte:要發送的數據* 出口參數: -byte:接收到的數據***************************************************************************************/static uint8_t ret; //些函數是HAL與標準庫不同和地方，【讀寫函數】uint8_t SPI2_RW_Byte(uint8_t byte){ HAL_SPI_TransmitReceive(&hspi2, &byte, &ret, 1, 10);//把byte寫入，並讀出一個值存入ret return ret; //入口是byte的地址，讀取時用的也是ret的地址；1：一次只寫入一個值 10：timeout } /*************************************************************************************** 函數名稱：MFRC_WriteReg* 功能描述：寫一個寄存器* 入口參數：-addr:待寫的寄存器地址* -data:待寫的寄存器數據* 出口參數：無* 返回值：無* 說明：無***************************************************************************************/void MFRC_WriteReg(uint8_t addr, uint8_t data){ uint8_t AddrByte; AddrByte = (addr << 1 ) & 0x7E; //求出地址字節 RS522_NSS(0); //NSS拉低 SPI2_RW_Byte(AddrByte); //寫地址字節 SPI2_RW_Byte(data); //寫數據 RS522_NSS(1); //NSS拉高}/*************************************************************************************** 函數名稱：MFRC_ReadReg* 功能描述：讀一個寄存器* 入口參數：-addr:待讀的寄存器地址* 出口參數：無* 返回值：-data:讀到寄存器的數據* 說明：無***************************************************************************************/uint8_t MFRC_ReadReg(uint8_t addr){ uint8_t AddrByte, data; AddrByte = ((addr << 1 ) & 0x7E ) | 0x80; //求出地址字節 RS522_NSS(0); //NSS拉低 SPI2_RW_Byte(AddrByte); //寫地址字節 data = SPI2_RW_Byte(0x00); //讀數據 RS522_NSS(1); //NSS拉高 return data;}

其他接口保持不變，我們來看一下RC522提供的接口和指令有哪些。

#ifndef _RC522_H#define _RC522_H//頭文件//************************************************#include "gpio.h"//要一些引腳上的宏定義#include "spi.h"//硬體SPI的定義#include "printf.h"#include "main.h"//Laber User上的宏定義//************************************************//MFRC522驅動程序//************************************************/*MFRC522寄存器定義*///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 //中文手冊有誤#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長度定義*/#define MFRC_FIFO_LENGTH 64/*MFRC522傳輸的幀長定義*/#define MFRC_MAXRLEN 18 /*MFRC522命令集,中文手冊P59*/#define MFRC_IDLE 0x00 //取消當前命令的執行#define MFRC_CALCCRC 0x03 //激活CRC計算#define MFRC_TRANSMIT 0x04 //發送FIFO緩衝區內容#define MFRC_NOCMDCHANGE 0x07 //無命令改變#define MFRC_RECEIVE 0x08 //激活接收器接收數據#define MFRC_TRANSCEIVE 0x0C //發送並接收數據#define MFRC_AUTHENT 0x0E //執行Mifare認證(驗證密鑰)#define MFRC_RESETPHASE 0x0F //復位MFRC522/*MFRC522通訊時返回的錯誤代碼*/#define MFRC_OK (char)(0)#define MFRC_NOTAGERR (char)(-1)#define MFRC_ERR (char)(-2)/*MFRC522函數聲明*/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與MF1卡通訊接口程序//*********************************************************************/*Mifare1卡片命令字*/#define PICC_REQIDL 0x26 //尋天線區內未進入休眠狀態的卡#define PICC_REQALL 0x52 //尋天線區內全部卡#define PICC_ANTICOLL1 0x93 //防衝撞#define PICC_ANTICOLL2 0x95 //防衝撞#define PICC_AUTHENT1A 0x60 //驗證A密鑰#define PICC_AUTHENT1B 0x61 //驗證B密鑰#define PICC_READ 0x30 //讀塊#define PICC_WRITE 0xA0 //寫塊#define PICC_DECREMENT 0xC0 //減值(扣除)#define PICC_INCREMENT 0xC1 //增值(充值)#define PICC_TRANSFER 0xB0 //轉存(傳送)#define PICC_RESTORE 0xC2 //恢復(重儲)#define PICC_HALT 0x50 //休眠/*PCD通訊時返回的錯誤代碼*/#define PCD_OK (char)0 //成功#define PCD_NOTAGERR (char)(-1) //無卡#define PCD_ERR (char)(-2) //出錯/*PCD函數聲明*/void PCD_Init(void);//讀寫器初始化void PCD_Reset(void);void PCD_AntennaOn(void);void PCD_AntennaOff(void);char PCD_Request(uint8_t RequestMode, uint8_t *pCardType); //尋卡，並返回卡的類型char PCD_Anticoll(uint8_t *pSnr); //防衝突,返回卡號char PCD_Select(uint8_t *pSnr); //選卡char PCD_AuthState(uint8_t AuthMode, uint8_t BlockAddr, uint8_t *pKey, uint8_t *pSnr); //驗證密碼(密碼A和密碼B) char PCD_WriteBlock(uint8_t BlockAddr, uint8_t *pData); //寫數據char PCD_ReadBlock(uint8_t BlockAddr, uint8_t *pData); //讀數據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

不過接下來我們需要測試一下，SPI是否正常，接上LOTO示波器OSCA02，最近出門在外，不方便帶示波器，所以帶了一個LOTO的便攜示波器，不過他剛好有邏輯分析儀的功能，剛好測試一下它的性能，接線圖如下，需要將ChA口接到時鐘線上，這樣才能執行觸發功能。

然後將代碼進入調試，進入讀寄存器函數，在進入前打個斷點，然後開啟LOTO示波器的觸發功能，然後運行到讀取結束，可以看到讀取到了【0x83】這個值。

再來看看邏輯分析儀讀取到的值，可以看到也是【0x83】，說明這個邏輯分析儀性能還行。

SPI功能測試完了，接下來就要進行讀寫卡了。首先科普一下讀寫卡的整個過程【尋卡-》放衝撞-》選卡-》解密卡-》讀/寫卡】。按照上面的流程，調用相關的函數，整體代碼如下。

/* 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 * * © 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 //************************* //全局變量 //************************* 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);//返回值為0，代表尋卡成功；並把卡類型存入RxBuffer中 if(pcd_err == PCD_OK) { uint16_t cardType = (RxBuffer[0] << 8) | RxBuffer[1]; printf("卡類型：0xX\r\n", cardType); pcd_err = PCD_Anticoll(RxBuffer); //防衝撞，完成這部就可以簡單地讀取卡號，本次不涉及更高層次應用 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); //選卡 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); //寫卡 if(pcd_err == PCD_OK) { printf("寫卡成功\r\n"); } else { printf("寫卡失敗:%d\r\n",pcd_err); } HAL_Delay(1); pcd_err = PCD_ReadBlock(6, (uint8_t *)ReadData); //讀卡 if(pcd_err == PCD_OK) { printf("讀卡成功:%s\r\n", ReadData); } else { printf("讀卡失敗:%d\r\n",pcd_err); } PCD_Halt; memset(RxBuffer, 0, sizeof(RxBuffer));//清空字符串,這裡要清除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****/

代碼是先進**，然後進**，再進**。關於解密，卡默認的密碼是【FFFFFFFFFFFF】，一共是6個【0xFF】。最終的輸出結果如下圖12所示，寫入【「1234567890ABCDEF」】內容，讀出的也是【「1234567890ABCDEF」】內容。