Linux驱动开发-编写RFID-RC522射频刷卡模块驱动
【摘要】 当前文章介绍如果在Linux系统下编写MF-RC522模块驱动，配合应用层，完成IC卡号读取，扇区读写，密码验证等等。当前开发板采用友善之臂Tiny4412，芯片是三星的EXYNOS4412，驱动代码没有采用SPI子系统，直接控制IO口模拟SPI时序完成与MF-RC522之间通讯。
1. MF-RC522模块介绍
MFRC522是应用于13.56MHz非接触式通信中高集成度的读写卡芯片，针对“三表”应用推出的一款低电压、低成本、体积小的非接触式读写卡芯片，是智能仪表和便携式手持设备研发的较好选择。便携式手持设备研发的较好选择。MFRC522利用了先进的调制和解调概念，集成了在13.56MHz下所有类型的被动非接触式通信方式和协议。支持14443A兼容应答器信号。数字部分处理ISO14443A帧和错误检测。此外，还支持快速CRYPTO1加密算法，用语验证MIFARE系列产品。MFRC522支持MI FARE系列更高速的非接触式通信，双向数据传输速率高达424kbit/s。作为13.56MHz高集成度读写卡系列芯片族的新成员,MFRC522与MF RC500和MFRC530有不少相似之处，同时也具备许多特点和差异。它与主机间通信采用SPI模式，有利于减少连线，缩小PCB板体积，降低成本。
淘宝上MFRC522的成品模块非常多，购买都会送几张白卡(IC卡)，完成读写实验。
淘宝上购买的MF-RC522模块基本是引出的SPI接口，实际上MF-RC522本身还支持IIC，UART协议，SPI相比来讲，协议更加简单，速度也快。
当前我采用的就是淘宝购买一个封装好的成品模块，采用MFRC522原装芯片设计读卡电路，使用方便，成本低廉，适用于设备开发、读卡器开发等高应用的用户，需要进行射频卡终端设计/生产的用户。本模块可直接装入各种读卡器模具。模块采用电压为3.3V，通过SPI接口简单的几条线就可以直接与用户任何CPU主板相连接通信，可以保证模块稳定可靠的工作、读卡距离远。
当前文章介绍如果在Linux系统下编写MF-RC522模块驱动，配合应用层，完成IC卡号读取，扇区读写，密码验证等等。当前开发板采用友善之臂Tiny4412，芯片是三星的EXYNOS4412，驱动代码没有采用SPI子系统，直接控制IO口模拟SPI时序完成与MF-RC522之间通讯。
购买模块时，会送一张IC白卡和一个钥匙扣，虽然形状不一样，内部芯片型号都是属于S50卡，常用的公交车卡、地铁卡、超市会员卡等等，都是属于这种S50卡。这个洗头还有一个S70类型的卡，空间比S50大4倍。S50卡内部就是一个EEPROM空间，可以存放任何数据，空间一共分为16个扇区，每个扇区由4块（0、1、2、3）组成。实际操作时，将16个扇区分为64个块，按绝对地址编号为0-63。
IC卡没有电源的，它是由IC芯片、感应天线组成，封装在一个标准的PVC卡片内，芯片及天线无任何外露部分。是世界上最近几年发展起来的一项新技术，它成功的将射频识别技术和IC卡技术结合起来，结束了无源（卡中无电源）和免接触这一难题，是电子器件领域的一大突破。卡片在一定距离范围(通常为5—10cm)靠近读写器表面，通过无线电波的传递来完成数据的读写操作。
2. 硬件原理连线
3. 驱动代码示例
3.1 rc522.c 源代码
#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相关操作代码---------------------------------------------*/
/*
函数功能：RC522初始化
Tiny4412硬件连接：
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. 注册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); //时钟
s3c_gpio_cfgpin(EXYNOS4_GPB(1), S3C_GPIO_OUTPUT); //片选
s3c_gpio_cfgpin(EXYNOS4_GPB(2), S3C_GPIO_INPUT); //输入模式
s3c_gpio_cfgpin(EXYNOS4_GPB(3), S3C_GPIO_OUTPUT); //输出模式
s3c_gpio_cfgpin(EXYNOS4_GPB(4), S3C_GPIO_OUTPUT); //输出模式
/*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);
}
/*
函数功能：SPI时序读写一个字节
说 明：SPI底层时序，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; //继续发送下一个数据
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:选卡读取卡存储器容量
输入参数:serNum 传入卡序列号
返 回 值:成功返回卡容量
*/
u8 RC522_MFRC522_SelectTag(u8 *serNum) //读取卡存储器容量
{
u8 i;
u8 status;
u8 size;
u8 recvBits;
u8 buffer[9];
buffer[0]=PICC_ANTICOLL1; //防撞码1
buffer[1]=0x70;
buffer[6]=0x00;
for(i=0;i<4;i++)
{
buffer[i+2]=*(serNum+i); //buffer[2]-buffer[5]为卡序列号
buffer[6]^=*(serNum+i); //卡校验码
}
RC522_CalulateCRC(buffer,7,&buffer[7]); //buffer[7]-buffer[8]为RCR校验码
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;
}
/*
延时函数，纳秒级
*/
void RC522_Delay(u32 ns)
{
ndelay(ns);
}
/*
函数功能：RC522芯片初始化
*/
void RC522_Init(void)
{
RC522_IO_Init(); //RC522初始化
RC522_PcdReset(); //复位RC522
RC522_PcdAntennaOff(); //关闭天线
msleep(2); //延时2毫秒
RC522_PcdAntennaOn(); //开启天线
M500PcdConfigISOType('A'); //设置RC632的工作方式
}
/*
函数功能：复位RC522
*/
void RC522_Reset(void)
{
RC522_PcdReset(); //复位RC522
RC522_PcdAntennaOff(); //关闭天线
msleep(2); //延时2毫秒
RC522_PcdAntennaOn(); //开启天线
}
/*
功 能: 寻卡
参数说明: req_code[IN]:寻卡方式
0x52 = 寻感应区内所有符合14443A标准的卡
0x26 = 寻未进入休眠状态的卡
pTagType[OUT]:卡片类型代码
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,/接收数据命令
RC522_WriteRawRC(BitFramingReg,0x07); //写RC632寄存器
RC522_SetBitMask(TxControlReg,0x03); //置RC522寄存器位
ucComMF522Buf[0]=req_code; //寻卡方式
status=RC522_PcdComMF522(PCD_TRANSCEIVE,ucComMF522Buf,1,ucComMF522Buf,&unLen); //通过RC522和ISO14443卡通讯
if((status==MI_OK)&&(unLen==0x10))
{
*pTagType=ucComMF522Buf[0];
*(pTagType+1)=ucComMF522Buf[1];
}
else
{
status = MI_ERR;
}
return status;
}
/*
功 能: 防冲撞
参数说明: pSnr[OUT]:卡片序列号，4字节
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); //写
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,通过RC522和ISO14443卡通讯
//PCD_TRANSCEIVE =发送并接收数据
//2：写入卡里的数据字节长度
//ucComMF522Buf:存放数据的地址
//unLen：从卡里读出的数据长度
if(status==MI_OK)
{
for(i=0;i<4;i++)
{
*(pSnr+i)=ucComMF522Buf[i]; //把读到的卡号赋值给pSnr
snr_check^=ucComMF522Buf[i];
}
if(snr_check!=ucComMF522Buf[i])
{
status = MI_ERR;
}
}
RC522_SetBitMask(CollReg,0x80);
return status;
}
/*
功 能：选定卡片
参数说明：pSnr[IN]:卡片序列号，4字节
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计算CRC16函数，校验数据
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：验证卡片密码
参数说明：auth_mode[IN]: 密码验证模式
0x60 = 验证A密钥
0x61 = 验证B密钥
addr[IN]：块地址
pKey[IN]：扇区密码
pSnr[IN]：卡片序列号，4字节
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(数组的大小)
//验证模式+块地址+扇区密码+卡序列号
ucComMF522Buf[0]=auth_mode;
ucComMF522Buf[1]=addr;
memcpy(&ucComMF522Buf[2],pKey,6); //拷贝，复制
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：读取M1卡一块数据
参数说明：
addr：块地址
p ：读出的块数据，16字节
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);//通过RC522和ISO14443卡通讯
if((status==MI_OK&&(unLen==0x90)))
{
for(i=0;i<16;i++)
{
*(p +i)=ucComMF522Buf[i];
}
}
else
{
status=MI_ERR;
}
return status;
}
/*
功 能：写数据到M1卡指定块
参数说明：addr：块地址
p ：向块写入的数据，16字节
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 //写块
ucComMF522Buf[1]=addr; //块地址
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写16Byte数据
{
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：命令卡片进入休眠状态
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计算CRC16函数
参 数：
*pIn ：要读数CRC的数据
len：-数据长度
*pOut：计算的CRC结果
*/
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指针
//向FIFO中写入数据
for(i=0;i
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