RC522

认识RC522模块

RC522是一种常用的无线射频识别（RFID）模块，广泛用于门禁系统、身份识别、支付系统等领域。它基于13.56MHz的射频技术，与NFC（近场通信）技术兼容，能够读取和写入符合ISO/IEC 14443 A/MIFARE协议的标签和卡片。

ic卡结构

ic卡，比如我们日常使用的校园卡，以最常见的MIFARE Classic IC卡为例：包含16个扇区，每个扇区由4个块组成，每个块可以存储16个字节的数据。每个扇区的最后一个块是尾块，包含了两个密钥（Key A和Key B）以及访问条件。这些密钥和访问条件用于控制对相应扇区的读写权限。

其中扇区0：第一个扇区（扇区0）的第一个块（块0）被称为制造商块，它包含了卡片的唯一标识符（UID）、制造商数据等信息，是出厂时就写入的，而且在大多数情况下无法更改。

其他扇区可用于存放个人信息：姓名、性别、出生日期等；账户信息：余额、最近交易记录等……

因此当你给校园卡充值后，需要通过某种形式的刷卡操作，将新的金额信息写入到卡内，这样卡内保存的金额信息才会更新。

例子：扇区1的布局

• **块0 (扇区1的第1块)**：学生ID号
  • 例如：01 23 45 67（假设学生ID为1234567，前面的0用于填充，因为每个块是16字节，剩余的字节可能留空或用于其他目的）
• **块1 (扇区1的第2块)**：学生基本信息
  • 例如：4A 6F 68 6E 20 44 6F 65（ASCII编码的”John Doe”作为学生的姓名）
  • 接着可能是出生年份：19 99（假设1999年出生）
  • 剩余的字节可能用于填充或其他简单的信息
• **块2 (扇区1的第3块)**：图书馆借阅状态
  • 例如：00 03（表示当前借了3本书）
  • 后面跟着最后一次借书的日期：20 21 04 15（假设是2021年4月15日）
  • 剩余的字节可以存储书的ID或留空
• **块3 (扇区1的第4块，控制块)**：控制块设置访问权限和存储密钥
  • 这个块不用于存储普通数据，而是定义了如何访问这个扇区的数据。包括两个密钥（Key A和Key B）及其对应的访问条件。

示例数据

假设数据如下：

• 块0：01 23 45 67 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00
• 块1：4A 6F 68 6E 20 44 6F 65 19 99 00 00 00 00 00 00
• 块2：00 03 20 21 04 15 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00
• 块3：密钥A、访问条件、密钥B（具体值依赖于系统安全策略）

硬件连接

首先，你需要将RC522模块和ESP8266连接起来。RC522模块的通信是通过SPI接口进行的。以下是一个典型的连接方式：

• SDA(SS): 连接到ESP8266的GPIO4（或其他可用的CS引脚）
• SCK: 连接到ESP8266的GPIO14（SPI的SCK）
• MOSI: 连接到ESP8266的GPIO13（SPI的MOSI）
• MISO: 连接到ESP8266的GPIO12（SPI的MISO）
• IRQ: 不连接
• GND: 连接到ESP8266的GND
• RST: 连接到ESP8266的GPIO5（或其他可控制的引脚）
• 3.3V: 连接到ESP8266的3.3V

代码

读取卡的内容，每个扇区的两组密码（Key A和Key B）用于不同的安全访问控制。这些密码可以独立设置，以控制对扇区内数据的读写权限。默认的密钥FF FF FF FF FF FF。

#include <SPI.h>
#include <MFRC522.h>
#define RST_PIN         5           // 配置针脚
#define SS_PIN          4          
MFRC522 mfrc522(SS_PIN, RST_PIN);   // 创建新的RFID实例
MFRC522::MIFARE_Key key;


void setup() {
Serial.begin(9600); // 设置串口波特率为9600
while (!Serial);    // 如果串口没有打开，则死循环下去不进行下面的操作
SPI.begin();        // SPI开始
mfrc522.PCD_Init(); // Init MFRC522 card
for (byte i = 0; i < 6; i++) {
key.keyByte[i] = 0xFF;
}
Serial.println(F("扫描卡开始进行读或者写"));
Serial.print(F("使用A和B作为键"));
dump_byte_array(key.keyByte, MFRC522::MF_KEY_SIZE);
Serial.println();
Serial.println(F("注意，会把数据写入到卡在#1"));
}


void loop() {
// 寻找新卡
if ( ! mfrc522.PICC_IsNewCardPresent())
return;
// 选择一张卡
if ( ! mfrc522.PICC_ReadCardSerial())
return;
// 显示卡片的详细信息
Serial.print(F("卡片 UID:"));
dump_byte_array(mfrc522.uid.uidByte, mfrc522.uid.size);
Serial.println();
Serial.print(F("卡片类型: "));
MFRC522::PICC_Type piccType = mfrc522.PICC_GetType(mfrc522.uid.sak);
Serial.println(mfrc522.PICC_GetTypeName(piccType));
// 检查兼容性
if (    piccType != MFRC522::PICC_TYPE_MIFARE_MINI
&&  piccType != MFRC522::PICC_TYPE_MIFARE_1K
&&  piccType != MFRC522::PICC_TYPE_MIFARE_4K) {
Serial.println(F("仅仅适合Mifare Classic卡的读写"));
return;
}
// 我们只使用第二个扇区
// 覆盖扇区4
// byte sector         = 1;
// byte blockAddr      = 4;
byte dataBlock[]    = {
};//写入的数据定义
byte trailerBlock   = 7;
MFRC522::StatusCode status;
byte buffer[18];
byte size = sizeof(buffer);
// 原来的数据
Serial.println(F("显示原本的数据..."));
status = (MFRC522::StatusCode) mfrc522.PCD_Authenticate(MFRC522::PICC_CMD_MF_AUTH_KEY_A, trailerBlock, &key, &(mfrc522.uid));
if (status != MFRC522::STATUS_OK) {
Serial.print(F("身份验证失败？或者是卡链接失败"));
Serial.println(mfrc522.GetStatusCodeName(status));
return;
}
// 显示整个扇区
  for (byte sector = 0; sector < 16; sector++) {
Serial.println(F("显示所有扇区的数据"));
mfrc522.PICC_DumpMifareClassicSectorToSerial(&(mfrc522.uid), &key, sector);
Serial.println();
  }
}

// 将字节数组转储为串行的十六进制值

void dump_byte_array(byte *buffer, byte bufferSize) {
for (byte i = 0; i < bufferSize; i++) {
Serial.print(buffer[i] < 0x10 ? " 0" : " ");
Serial.print(buffer[i], HEX);
}
}

修改卡的内容：

#include <SPI.h>
#include <MFRC522.h>
#define RST_PIN         5           // 配置针脚
#define SS_PIN          4          
MFRC522 mfrc522(SS_PIN, RST_PIN);   // 创建新的RFID实例
MFRC522::MIFARE_Key key;
void setup() {
Serial.begin(9600); // 设置串口波特率为9600
while (!Serial);    // 如果串口没有打开，则死循环下去不进行下面的操作
SPI.begin();        // SPI开始
mfrc522.PCD_Init(); // Init MFRC522 card
for (byte i = 0; i < 6; i++) {
key.keyByte[i] = 0xFF;
}
Serial.println(F("扫描卡开始进行读或者写"));
Serial.print(F("使用A和B作为键"));
dump_byte_array(key.keyByte, MFRC522::MF_KEY_SIZE);
Serial.println();
Serial.println(F("注意，会把数据写入到卡在#1"));
}
void loop() {
// 寻找新卡
if ( ! mfrc522.PICC_IsNewCardPresent())
return;
// 选择一张卡
if ( ! mfrc522.PICC_ReadCardSerial())
return;
// 显示卡片的详细信息
Serial.print(F("卡片 UID:"));
dump_byte_array(mfrc522.uid.uidByte, mfrc522.uid.size);
Serial.println();
Serial.print(F("卡片类型: "));
MFRC522::PICC_Type piccType = mfrc522.PICC_GetType(mfrc522.uid.sak);
Serial.println(mfrc522.PICC_GetTypeName(piccType));
// 检查兼容性
if (    piccType != MFRC522::PICC_TYPE_MIFARE_MINI
&&  piccType != MFRC522::PICC_TYPE_MIFARE_1K
&&  piccType != MFRC522::PICC_TYPE_MIFARE_4K) {
Serial.println(F("仅仅适合Mifare Classic卡的读写"));
return;
}
// 我们只使用第二个扇区
// 覆盖扇区4
byte sector         = 1;
byte blockAddr      = 4;
byte dataBlock[]    = {
0x01, 0x02, 0x03, 0x04, //  1,  2,   3,  4,
0x05, 0x06, 0x07, 0x08, //  5,  6,   7,  8,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, //  0，0，0，0
0x00, 0x00, 0x00, 0x00  // 0，0，0，0
};//写入的数据定义
byte trailerBlock   = 7;
MFRC522::StatusCode status;
byte buffer[18];
byte size = sizeof(buffer);
// 原来的数据
Serial.println(F("显示原本的数据..."));
status = (MFRC522::StatusCode) mfrc522.PCD_Authenticate(MFRC522::PICC_CMD_MF_AUTH_KEY_A, trailerBlock, &key, &(mfrc522.uid));
if (status != MFRC522::STATUS_OK) {
Serial.print(F("身份验证失败？或者是卡链接失败"));
Serial.println(mfrc522.GetStatusCodeName(status));
return;
}
// 显示整个扇区
Serial.println(F("显示所有扇区的数据"));
mfrc522.PICC_DumpMifareClassicSectorToSerial(&(mfrc522.uid), &key, sector);
Serial.println();
// 从块儿读取数据
Serial.print(F("读取块儿的数据在：")); Serial.print(blockAddr);
Serial.println(F("块 ..."));
status = (MFRC522::StatusCode) mfrc522.MIFARE_Read(blockAddr, buffer, &size);
if (status != MFRC522::STATUS_OK) {
Serial.print(F("读卡失败，没有连接上 "));
Serial.println(mfrc522.GetStatusCodeName(status));
}
Serial.print(F("数据内容在第 ")); Serial.print(blockAddr); Serial.println(F(" 块:"));
dump_byte_array(buffer, 16); Serial.println();
Serial.println();
//开始进行写入准备
Serial.println(F("开始进行写入的准备..."));
status = (MFRC522::StatusCode) mfrc522.PCD_Authenticate(MFRC522::PICC_CMD_MF_AUTH_KEY_B, trailerBlock, &key, &(mfrc522.uid));
if (status != MFRC522::STATUS_OK) {
Serial.print(F("写入失败，没有连接上或者没有权限 "));
Serial.println(mfrc522.GetStatusCodeName(status));
return;
}
// Write data to the block
Serial.print(F("在第： ")); Serial.print(blockAddr);
Serial.println(F("  块中写入数据..."));
dump_byte_array(dataBlock, 16); Serial.println();
status = (MFRC522::StatusCode) mfrc522.MIFARE_Write(blockAddr, dataBlock, 16);
if (status != MFRC522::STATUS_OK) {
Serial.print(F("写入失败... "));
Serial.println(mfrc522.GetStatusCodeName(status));
}
Serial.println();
// 再次读取卡中数据，这次是写入之后的数据
Serial.print(F("读取写入后第")); Serial.print(blockAddr);
Serial.println(F(" 块的数据 ..."));
status = (MFRC522::StatusCode) mfrc522.MIFARE_Read(blockAddr, buffer, &size);
if (status != MFRC522::STATUS_OK) {
Serial.print(F("读取失败... "));
Serial.println(mfrc522.GetStatusCodeName(status));
}
Serial.print(F("块 ")); Serial.print(blockAddr); Serial.println(F("数据为 :"));
dump_byte_array(buffer, 16); Serial.println();
// 验证一下数据，要保证写入前后数据是相等的
// 通过计算块中的字节数量
Serial.println(F("等待验证结果..."));
byte count = 0;
for (byte i = 0; i < 16; i++) {
// 比较一下缓存中的数据（我们读出来的数据） = （我们刚刚写的数据）
if (buffer[i] == dataBlock[i])
count++;
}
Serial.print(F("匹配的字节数量 = ")); Serial.println(count);
if (count == 16) {
Serial.println(F("验证成功 :"));
} else {
Serial.println(F("失败，数据不匹配"));
Serial.println(F("也许写入的内容不恰当"));
}
Serial.println();
// 转储扇区数据
Serial.println(F("写入后的数据内容为：:"));
mfrc522.PICC_DumpMifareClassicSectorToSerial(&(mfrc522.uid), &key, sector);
Serial.println();
// 停止 PICC
mfrc522.PICC_HaltA();
//停止加密PCD
mfrc522.PCD_StopCrypto1();
}

// 将字节数组转储为串行的十六进制值

void dump_byte_array(byte *buffer, byte bufferSize) {
for (byte i = 0; i < bufferSize; i++) {
Serial.print(buffer[i] < 0x10 ? " 0" : " ");
Serial.print(buffer[i], HEX);
}
}

当使用SPI通信时，MOSI（主设备输出/从设备输入）和MISO（主设备输入/从设备输出）引脚通常是固定的，不需要在软件中显式配置它们。这是因为SPI接口是由硬件控制的，而不是软件模拟，所以MOSI和MISO引脚已经在微控制器的硬件设计中预定义好了。

对于ESP8266来说，这些固定的SPI引脚通常是：

• MOSI：D7 (GPIO13)
• MISO：D6 (GPIO12)
• SCK（时钟信号）：D5 (GPIO14)

而SS（片选）引脚和RST（复位）引脚可以是任何可用的GPIO引脚，所以需要在软件中指定以正确初始化SPI设备。