基于RC522的讀卡器系統設計

　　根據RC522和MIFARE卡問傳送的控制流數據的不同，通信過程中可能會出現不同的狀態。對各種狀態須作不同處理，這正是軟件系統開發的難度所在。下面給出RC522命令集中2個最基本命令(Tranceive和MFAuthe-nt)執行過程中可能遇到的通信狀態及處理。這兩個命令分別實現向MIFARE卡發送/接收數據和加密認證功能。實際上，通過它們即可完成對MIFARE卡的所有操作，包括Request、Anticollision、Select、READ、WRITE等。

　　2.1 RC522命令集的實現

　　RC522主要的狀態指示寄存器包括ComIrqReg、Er-rorReg、Status2Reg和FIFOLevelReg等。軟件處理的思路：通過ComIrgReg得到RC522內部中斷狀態;由中斷判斷RC522與MIFARE卡的通信流程信息，從而決定是否進行下一流程處理;若中斷指示有錯誤發生，則需進一步讀取ErrorReg的內容，據此返回錯誤字。

　　2.1.1 Tranceive命令

　　Tranceive命令的具體執行過程;讀取RC522 FIFO中的所有數據，經基帶編碼和數字載波調制后通過通信接口以射頻形式發送到MIFARE卡;發送完畢后通過通信接口檢測有無MIFARE卡發送的射頻信號回應，并將收到的信號解調、解碼后放入FIFO中。分析以上Ttanceive命令執行過程，可以得到處理該命令的算法流程圖，如圖4所示。

　　為了處理MIIFARE卡在讀卡器產生的電磁場中激勵后，未完成處理義從激勵場中拿開的情況，軟件中啟用了RC522芯片內部的定時器。若超過設定的時間未得到卡片應答，則中止與卡的通信，返回“卡無反應”的錯誤信息。

　　從圖4中可以看出Tranceive命令的核心處理方法：根據相關通信狀態指示寄存器的內容返回各種錯誤狀態字，若有位沖突錯誤，則進一步返回位沖突位置。Tranceive命令不處理面向比特的幀，這種幀只可能在MIFARE卡防沖突循環中出現。為了保持Tranceive命令對各種MI-FARE卡命令的普適性，該命令只完成幀的發送和接收，不對幀信息作處理，所有位沖突處理留在函數外進行。

　　需要注意的是，Tranceive命令不能自動中止，在任何情況下從該命令返回時必須先執行IDLE指令使RC522轉入空閑態。

　　2.1.2 MFAuthent命令

　　RC522簡化了與MIFARE卡的加密認證操作，用一個MFAuthent命令代替了原來RC500需要的Authentl和Authent2兩條命令。MFAuthent命令執行的最終目的在于開啟RC522的加密認證單元。該指令執行成功后，RC522芯片與MIFARE卡間的通信信息將首先加密，然后再通過射頻接口發送。從本質上講，MFAuthent是一條變相的Tranceive命令，其算法流程圖與圖4一致。但RC522芯片內部已經對通信過程中的各種通信狀態作了相應處理，且該命令執行完后自動中止，因此用戶只須檢測定時器狀態和錯誤寄存器狀態來判斷執行情況。實際上，MFAuthent只可能有一種錯誤狀態(RC522與MI-FARE卡通信幀格式錯誤)，此時該命令不能打開加密認證單元，用戶必須重新執行認證操作。

　　MFAuthent執行過程中RC522將依次從FIFO中讀取1字節認證模式、l字節要認證的E2PROM塊號、6字節密鑰和4字節射頻卡UID號等信息，在命令執行前必須保證這12字節數據完整地保存在FIFO中。認證模式有A密鑰認證和B密鑰認證兩種，一般選用A密鑰認證。

　　一次MFAutllent認證只能保證對MIFARE卡的一個扇區中的4個數據塊解密，若要操作其他扇區的數據用戶還須另外啟動對該扇區的認證操作。

　　2.2 MIFARE卡操作指令

　　對MIFARE卡常用的操作指令包括查詢、防沖突、選卡、讀/寫E2PROM塊等。其中，防沖突指令是14443A協議的精華部分，實現難度較大。下面將重點介紹防沖突算法的軟件實現方法。

　　2.2.1 防沖突指令

　　14443A標準定義的防沖突算法本質上是一種基于信道時分復用的信道復用方法。在某一時刻若多個射頻卡占用射頻信道與讀卡器通信，則讀卡器將會檢測到比特流的沖突位置;然后重新啟動另一次與射頻卡的通信過程，在過程中將沖突位置上的比特值置為確定值(一般為1)后展開二進制搜索，直到投有沖突錯誤被檢測到為止。MIFARE卡內有4字節的全球惟一序列號UID，而RC522防沖突處理的目的就在于最終確定MIFARE卡的UID。14443A標準的防沖突指令格式如下：

　　其中：命令代碼“93”代表要處理的射頻卡UID只有4字節;NVM表示此次防沖突命令的UID域中正確的比特數;BCC字節只有在NVM為70(即UID的4字節都正確)時才存在，它表示此時整個UID都被識別，防沖突流程結束。

　　防沖突算法流程圖如圖5所示。