RFID-MFRC522射频识别模块，S50卡M1

大家好，又见面了，我是你们的朋友全栈君。

射频识别模块

• 什么是RFID
• MFRC522
• S50-M1卡
  • 1、主要指标
  • 2、存储结构
  • 3、AB密码一些问题
• RC522与Arduino UNO的接线
• MFRC522库的使用
  • examples
    • 1、ReadUID 读取卡的UID
    • 2、ReadAndWrite 数据读写

什么是RFID

无线射频识别即射频识别技术（Radio Frequency Identification，RFID），是自动识别技术的一种，通过无线射频方式进行非接触双向数据通信，利用无线射频方式对记录媒体（电子标签或射频卡）进行读写，从而达到识别目标和数据交换的目的。

MFRC522

MF RC522 利用了先进的调制和解调概念，完全集成了在13.56MHz 下所有类型的被动非接触式通信方式和协议。支持 ISO14443A 的多层应用。其内部发送器部分可驱动读写器天线与ISO 14443A/MIFARE卡和应答机的通信，无需其它的电路。接收器部分提供一个坚固而有效的解调和解码电路，用于处理ISO14443A 兼容的应答器信号。数字部分处理ISO14443A 帧和错误检测（奇偶 &CRC）。此外，它还支持快速CRYPTO1 加密算法，用于验证MIFARE 系列产品。MFRC522 支持MIFARE?更高速的非接触式通信，双向数据传输速率高达424kbit/s。

S50-M1卡

1、主要指标

• 容量为8K位（1KByte）EEPROM
• 分为16个扇区，每个扇区为4块，每块16个字节,以块为存取单位
• 每个扇区有独立的一组密码及访问控制
• 每张卡有唯一序列号，为32位
• 数据保存期为10年，可改写10万次，读无限次
• 工作温度：-20℃~50℃(湿度为90%)
• 工作频率：13.56MHZ
• 通信速率：106 KBPS
• 读写距离：10 cm以内（与读写器有关）

2、存储结构

1、M1卡分为16个扇区，每个扇区由4块（块0、块1、块2、块3）组成，（我们也将16个扇区的64个块按绝对地址编号为0~63，存贮结构如下图所示：

2、第0扇区的块0（即绝对地址0块），它用于存放厂商代码，已经固化，不可更改。 3、每个扇区的块0、块1、块2为数据块，可用于存贮数据。 数据块 可作两种应用： ★用作一般的数据保存，可以进行读、写操作。 ★用作数据值，可以进行初始化值、加值、减值、读值操作。 4、每个扇区的块3为控制块，包括了密码A、存取控制、密码B。具体结构如下：

A0 A1 A2 A3 A4 A5	FF 07 80 69	B0 B1 B2 B3 B4 B5
密码A（6字节）	存取控制（4字节）	密码B（6字节）

5、每个扇区的密码和存取控制都是独立的，可以根据实际需要设定各自的密码及存取控制。存取控制为4个字节，共32位，扇区中的每个块（包括数据块和控制块）的存取条件是由密码和存取控制共同决定的，在存取控制中每个块都有相应的三个控制位,定义如下：

块	控制位1	控制位2	控制位3
块0：	C10	C20	C30
块1：	C11	C21	C31
块2：	C12	C22	C32
块3：	C13	C23	C33

三个控制位以正和反两种形式存在于存取控制字节中，决定了该块的访问权限（如 进行减值操作必须验证KEY A，进行加值操作必须验证KEY B，等等）。

存取控制（4字节，其中字节9为备用字节）结构如下所示：

	7	6	5	4	3	2	1	0
字节6	C23_b	C22_b	C21_b	C20_b	C13_b	C12_b	C11_b	C10_b
字节7	C13	C12	C11	C10	C33_b	C32_b	C31_b	C30_b
字节8	C33	C32	C31	C30	C23	C22	C21	C20
字节9

( 注： _b表示取反 )

6、数据块（块0、块1、块2）的存取控制如下：

控制位1	控制位2	控制位3	访 问 条 件	–	–	–
C1X	C2X	C3X	读	写	增加	减少,传输,存储
0	0	0	KeyA/B	KeyA/B	KeyA/B	KeyA/B
0	1	0	KeyA/B	Never	Never	Never
1	0	0	KeyA/B	KeyB	Never	Never
1	1	0	KeyA/B	KeyB	KeyB	KeyA/B
0	0	1	KeyA/B	Never	Never	KeyA/B
0	1	1	KeyB	KeyB	Never	Never
1	0	1	KeyB	Never	Never	Never
1	1	1	Never	Never	Never	Never

KeyA/|B 表示密码A或密码B，Never表示任何条件下不能实现，x=0,1,2 例如：当块0的存取控制位C10 C20 C30=1 0 0时，验证密码A或密码B正确后可读；验证密码B正确后可写；不能进行加值、减值操作。

7、控制块-块3的存取控制与数据块（块0、1、2）不同，它的存取控制如下：

代码语言：javascript复制

      控制位       |       密码A      |       存取控制    |      密码B

C13	C23	C33	Read	Write	Read	Write	Read	Write
0	0	0	Never	KeyA/B	KeyA/B	Never	KeyA/B	KeyA/B
0	1	0	Never	Never	KeyA/B	Never	KeyA/B	Never
1	0	0	Never	KeyB	KeyA/B	Never	Never	KeyB
1	1	0	Never	Never	KeyA/B	Never	Never	Never
0	0	1	Never	KeyA/B	KeyA/B	KeyA/B	KeyA/B	KeyA/B
0	1	1	Never	KeyB	KeyA/B	KeyB	Never	KeyB
1	0	1	Never	Never	KeyA/B	KeyB	Never	Never
1	1	1	Never	Never	KeyA/B	Never	Never	Never

例如：当块3的存取控制位C13 C23 C33=001时，表示： 密码A：不可读，验证KEYA或KEYB正确后，可写（更改）。 存取控制：验证KEYA或KEYB正确后，可读、可写。 密码B：验证KEYA或KEYB正确后，可读、可写。

3、AB密码一些问题

控制字的默认值是“FF078069”，此时 A密钥：不可被读出，有全部权限 B密钥：可被读出，没有任何权限

在大多数使用B密钥的系统中，控制字 ＝ 08778F00， 此时 A密钥：不可被读出，有读取数据可扣款权限 B密钥：不可被读出，有全部权限

原装的Philps S50芯片在出厂时设置每个分区的的第四块A密钥是“FFFFFFFFFFFF”，控制字是：“FF078069”，B密钥是：“FFFFFFFFFFFF”，A密钥是供用户读写操作的，利用A密钥可对对除0区外其它所有扇区块进行读写操作。B密钥不可操作，这些用的都是逻逻加密算法加密，而且密钥都是不可见，我们在读时能看到的A密钥都是显示为“000000000000”，B密钥显示：“FFFFFFFFFFFF”， 这些都是出厂时厂家设定的默认值。 如果用户要使用B密钥，如“公交一卡通的公交卡”，那先要把中间控制改了，如果改错那所改的那个分区就被加密没用了。比如先把控制改成“08778F00”，A密钥改成“111111111111”，B密钥改成“222222222222”，改完之后再用我们的测试DEMO对块三进行写，写操作成功后，这样您就可以利用B密钥对您所改的扇区进行读写操作了，这时A密钥也就不起作用。

M1卡密钥控制字算法程序2.0

RC522与Arduino UNO的接线

一般库文件中有接线定义

RC522	Arduino
SDA	10
SCK	13
MOSI	11
MISO	12
IRQ	空置
GND	GND
RST	9
3.3	3.3

MFRC522库的使用

首先要在ArduinoIDE或者vscode platformIO中下载MFRC522库

examples

1、ReadUID 读取卡的UID

代码语言：javascript复制

#include <SPI.h>
#include <MFRC522.h>

#define SS_PIN 10
#define RST_PIN 9
 
MFRC522 rfid(SS_PIN, RST_PIN); // Instance of the class

MFRC522::MIFARE_Key key; 

// Init array that will store new NUID 
byte nuidPICC[4];

void setup() { 
    
  Serial.begin(9600);
  SPI.begin(); // Init SPI bus
  rfid.PCD_Init(); // Init MFRC522 

  for (byte i = 0; i < 6; i  ) { 
   
    key.keyByte[i] = 0xFF;
  }

  Serial.println(F("This code scan the MIFARE Classsic NUID."));
  Serial.print(F("Using the following key:"));
  printHex(key.keyByte, MFRC522::MF_KEY_SIZE);
}
 
void loop() { 
   

  // Reset the loop if no new card present on the sensor/reader. This saves the entire process when idle.
  if ( ! rfid.PICC_IsNewCardPresent())
    return;

  // Verify if the NUID has been readed
  if ( ! rfid.PICC_ReadCardSerial())
    return;

  Serial.print(F("PICC type: "));
  MFRC522::PICC_Type piccType = rfid.PICC_GetType(rfid.uid.sak);
  Serial.println(rfid.PICC_GetTypeName(piccType));

  // Check is the PICC of Classic MIFARE type
  if (piccType != MFRC522::PICC_TYPE_MIFARE_MINI &&  
    piccType != MFRC522::PICC_TYPE_MIFARE_1K &&
    piccType != MFRC522::PICC_TYPE_MIFARE_4K) { 
   
    Serial.println(F("Your tag is not of type MIFARE Classic."));
    return;
  }

  if (rfid.uid.uidByte[0] != nuidPICC[0] || 
    rfid.uid.uidByte[1] != nuidPICC[1] || 
    rfid.uid.uidByte[2] != nuidPICC[2] || 
    rfid.uid.uidByte[3] != nuidPICC[3] ) { 
   
    Serial.println(F("A new card has been detected."));

    // Store NUID into nuidPICC array
    for (byte i = 0; i < 4; i  ) { 
   
      nuidPICC[i] = rfid.uid.uidByte[i];
    }
   
    Serial.println(F("The NUID tag is:"));
    Serial.print(F("In hex: "));
    printHex(rfid.uid.uidByte, rfid.uid.size);
    Serial.println();
    Serial.print(F("In dec: "));
    printDec(rfid.uid.uidByte, rfid.uid.size);
    Serial.println();
  }
  else Serial.println(F("Card read previously."));

  // Halt PICC
  rfid.PICC_HaltA();

  // Stop encryption on PCD
  rfid.PCD_StopCrypto1();
}


/** * Helper routine to dump a byte array as hex values to Serial. */
void printHex(byte *buffer, byte bufferSize) { 
   
  for (byte i = 0; i < bufferSize; i  ) { 
   
    Serial.print(buffer[i] < 0x10 ? " 0" : " ");
    Serial.print(buffer[i], HEX);
  }
}

/** * Helper routine to dump a byte array as dec values to Serial. */
void printDec(byte *buffer, byte bufferSize) { 
   
  for (byte i = 0; i < bufferSize; i  ) { 
   
    Serial.print(buffer[i] < 0x10 ? " 0" : " ");
    Serial.print(buffer[i], DEC);
  }
}

2、ReadAndWrite 数据读写

代码语言：javascript复制

#include <SPI.h>
#include <MFRC522.h>
#define RST_PIN 9 // 配置针脚
#define SS_PIN 10 
MFRC522 mfrc522(SS_PIN, RST_PIN);   // 创建新的RFID实例
MFRC522::MIFARE_Key key; //6字节的密码
void dump_byte_array(byte *buffer, byte bufferSize); //声明dump_byte_array函数
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  ) { 
   //设置key为:FF FF FF FF FF FF
        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);//获取卡片类型码
    Serial.println(mfrc522.PICC_GetTypeName(piccType));//转换类型码为类型名称
 
    // 检查兼容性,只有MIFARE类型的卡才能读写
    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;//第4个块为第二个扇区第一个数据块
    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;//第7个块为第二个扇区的控制块
    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));//在uid为mfrc522.uid的卡的trailerBlock块（此块为扇区控制块）验证key是否与A密码相同
    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);//串行输出uid卡，第sector扇区的数据
    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);//读取size个第blockAddr块的数据到buffer
    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();//输出第4块的数据
    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));//验证密码B
    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();//显示要写入的数据
    status = (MFRC522::StatusCode) mfrc522.MIFARE_Write(blockAddr, dataBlock, 16);//写入数据
    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();
}
 
/** * 将字节数组串行输出为16进制字符 */
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);
    }
}

发布者：全栈程序员栈长，转载请注明出处：https://javaforall.cn/159374.html原文链接：https://javaforall.cn

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