1. 前言（包括一些个人理解）

（2021/11/1编辑）
在项目需要做一个NFC门禁功能的时候，突然发现有个RC522丢在我的桌面，甚至不知道它上面的引脚什么意思（还不会SPI通讯），搜索关键词“RC522”去看博客搜索资料，发现了很多都在说扇区，块，S50（M1）卡，然后就给代码，一开始我还以为S50是内嵌在这个模块里面的一个存储器，然后越看越怪，后面去淘宝搜索S50，才发现S50其实是我们的门禁卡，RC522是用来感应和判断的。
为了认清楚什么是S50，和RC522的关系
（2021/11/5编辑）

PCD是接近式卡。PICC是接近式耦合设备。
在通信过程中实际上是使用PCD命令控制RC522发出PICC命令与卡进行交互。

2. RC522门禁工作过程

RC522工作流程图

过程：寻卡->防冲突->选卡->操作卡
PCD命令

/*MFRC522命令集,中文手册P59*/
#define MFRC_IDLE              		0x00	//取消当前命令的执行
#define MFRC_TRANSMIT          		0x04    //发送FIFO缓冲区内容
#define MFRC_RECEIVE           		0x08    //激活接收器接收数据
#define MFRC_TRANSCEIVE        		0x0C    //发送并接收数据
#define MFRC_AUTHENT           		0x0E    //执行Mifare认证(验证密钥)
#define MFRC_RESETPHASE        		0x0F    //复位MFRC522
#define MFRC_CALCCRC           		0x03    //激活CRC计算
#define MFRC_NOCMDCHANGE            0x07	//无命令改变

PICC命令

/*Mifare1卡片命令字*/
#define PICC_REQIDL           	0x26        //寻天线区内未进入休眠状态的卡
#define PICC_REQALL           	0x52        //寻天线区内全部卡
#define PICC_ANTICOLL1        	0x93        //防冲撞
#define PICC_ANTICOLL2        	0x95        //防冲撞
#define PICC_AUTHENT1A        	0x60        //验证A密钥
#define PICC_AUTHENT1B        	0x61        //验证B密钥
#define PICC_READ             	0x30        //读块
#define PICC_WRITE            	0xA0        //写块
#define PICC_DECREMENT        	0xC0        //减值(扣除)
#define PICC_INCREMENT        	0xC1        //增值(充值)
#define PICC_TRANSFER         	0xB0        //转存(传送)
#define PICC_RESTORE          	0xC2        //恢复(重储)
#define PICC_HALT             	0x50        //休眠

3. CubeMx配置

3.1 SPI通讯的配置

SPI配置
打开SPI模式设置为：Full-Duplex Master（全双工主机模式）

分频设置为8~256都行，这样随之波特率也会改变，波特率越小通信速度越快
Clock Phase (CPHA) 设置为第一个上升沿这里一定要1Edge
不开启CRC检测

3.2 SDA和REST引脚的配置

在这里插入图片描述
随后再定义两个普通的OUTPUT输出的引脚作为复位和使能引脚

4. 外设代码函数编写

4.2 主函数能调用的接口函数

初始化

/***************************************************************************************
* 函数名称：PCD_Init
* 功能描述：读写器初始化
* 入口参数：无
* 出口参数：无
* 返 回 值：无
* 说    明：无
***************************************************************************************/
void PCD_Init(void)
{
    MFRC_Init();      //MFRC管脚配置
    PCD_Reset();      //PCD复位  并初始化配置
    PCD_AntennaOff(); //关闭天线
    PCD_AntennaOn();   //开启天线
    PCD_Reset();
}

寻卡

/***************************************************************************************
* 函数名称：PCD_Request
* 功能描述：寻卡
* 入口参数： -RequestMode：寻卡方式
*                 PICC_REQIDL：寻天线区内未进入休眠状态
*                 PICC_REQALL：寻天线区内全部卡
*             -pCardType：用于保存卡片类型
* 出口参数：-pCardType：卡片类型
*                       0x4400：Mifare_UltraLight
*                       0x0400：Mifare_One(S50)
*                       0x0200：Mifare_One(S70)
*                       0x0800：Mifare_Pro(X)
*                       0x4403：Mifare_DESFire
* 返 回 值：-status：错误代码(PCD_OK、PCD_NOTAGERR、PCD_ERR)
* 说    明：无
***************************************************************************************/
char PCD_Request(uint8_t RequestMode, uint8_t *pCardType)
{
    int status;
    uint16_t unLen;
    uint8_t CmdFrameBuf[MFRC_MAXRLEN];

    MFRC_ClrBitMask(MFRC_Status2Reg, 0x08);//关内部温度传感器
    MFRC_WriteReg(MFRC_BitFramingReg, 0x07); //存储模式，发送模式，是否启动发送等
    MFRC_SetBitMask(MFRC_TxControlReg, 0x03);//配置调制信号13.56MHZ

    CmdFrameBuf[0] = RequestMode;

    status = MFRC_CmdFrame(MFRC_TRANSCEIVE, CmdFrameBuf, 1, CmdFrameBuf, &unLen);

    if((status == PCD_OK) && (unLen == 0x10))
    {
        *pCardType = CmdFrameBuf[0];
        *(pCardType + 1) = CmdFrameBuf[1];
    }

    return status;
}

防冲撞

/***************************************************************************************
* 函数名称：PCD_Anticoll
* 功能描述：防冲突,获取卡号
* 入口参数：-pSnr：用于保存卡片序列号,4字节
* 出口参数：-pSnr：卡片序列号,4字节
* 返 回 值：-status：错误代码(PCD_OK、PCD_NOTAGERR、PCD_ERR)
* 说    明：无
***************************************************************************************/
char PCD_Anticoll(uint8_t *pSnr)
{
    char status;
    uint8_t i, snr_check = 0;
    uint16_t  unLen;
    uint8_t CmdFrameBuf[MFRC_MAXRLEN];

    MFRC_ClrBitMask(MFRC_Status2Reg, 0x08);
    MFRC_WriteReg(MFRC_BitFramingReg, 0x00);
    MFRC_ClrBitMask(MFRC_CollReg, 0x80);

    CmdFrameBuf[0] = PICC_ANTICOLL1;
    CmdFrameBuf[1] = 0x20;

    status = MFRC_CmdFrame(MFRC_TRANSCEIVE, CmdFrameBuf, 2, CmdFrameBuf, &unLen);
    if(status == PCD_OK)
    {
        for(i = 0; i < 4; i++)
        {
            *(pSnr + i)  = CmdFrameBuf[i];
            snr_check ^= CmdFrameBuf[i];
        }
        if(snr_check != CmdFrameBuf[i])
        {
            status = PCD_ERR;
        }
    }
		switch (status)
		{
			case PCD_OK:					
                printf("寻卡OK\r\n");break;
			case PCD_ERR:					
                printf("寻卡ERROR\r\n");break;
			case PCD_NOTAGERR:		
                printf("无卡\r\n");break;
		}

    MFRC_SetBitMask(MFRC_CollReg, 0x80);
    return status;
}

4.2 二级内部调用函数

宏定义

//三目运算符true取前面那个
#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

MFRC管脚配置

/**************************************************************************************
* 函数名称：MFRC_Init
* 功能描述：MFRC初始化
* 入口参数：无
* 出口参数：无
* 返 回 值：无
* 说    明：MFRC的SPI接口速率为0~10Mbps
***************************************************************************************/
void MFRC_Init(void)
{
    RS522_NSS(1);
    RS522_RST(1);
}

PCD复位并初始化配置

/**************************************************************************************
* 函数名称：PCD_Reset
* 功能描述：PCD复位
* 入口参数：无
* 出口参数：无
* 返 回 值：无
* 说    明：无
***************************************************************************************/
void PCD_Reset(void)
{
    /*硬复位*/
    RS522_RST(1);//用到我们的复位引脚
    osDelay(2);
    RS522_RST(0);
    osDelay(2);
    RS522_RST(1);
    osDelay(2);

    /*软复位*/
    MFRC_WriteReg(MFRC_CommandReg, MFRC_RESETPHASE);
    osDelay(2);

    /*复位后的初始化配置*/
    MFRC_WriteReg(MFRC_ModeReg, 0x3D);              //CRC初始值0x6363
    MFRC_WriteReg(MFRC_TReloadRegL, 30);            //定时器重装值
    MFRC_WriteReg(MFRC_TReloadRegH, 0);
    MFRC_WriteReg(MFRC_TModeReg, 0x8D);             //定时器设置
    MFRC_WriteReg(MFRC_TPrescalerReg, 0x3E);        //定时器预分频值
    MFRC_WriteReg(MFRC_TxAutoReg, 0x40);            //100%ASK

    PCD_AntennaOff();                               //关天线
    osDelay(2);
    PCD_AntennaOn();                                //开天线
}

关闭天线

/**************************************************************************************
* 函数名称：PCD_AntennaOn
* 功能描述：开启天线,使能PCD发送能量载波信号
* 入口参数：无
* 出口参数：无
* 返 回 值：无
* 说    明：每次开启或关闭天线之间应至少有1ms的间隔
***************************************************************************************/
void PCD_AntennaOn(void)
{
    uint8_t temp;
    temp = MFRC_ReadReg(MFRC_TxControlReg);
    if (!(temp & 0x03))
    {
        MFRC_SetBitMask(MFRC_TxControlReg, 0x03);
    }
}

开启天线

/**************************************************************************************
* 函数名称：PCD_AntennaOff
* 功能描述：关闭天线,失能PCD发送能量载波信号
* 入口参数：无
* 出口参数：无
* 返 回 值：无
* 说    明：每次开启或关闭天线之间应至少有1ms的间隔
***************************************************************************************/
void PCD_AntennaOff(void)
{
    MFRC_ClrBitMask(MFRC_TxControlReg, 0x03);
}

RC与M1卡通讯帧函数

/**************************************************************************************
* 函数名称：MFRC_CmdFrame
* 功能描述：MFRC522和ISO14443A卡通讯的命令帧函数
* 入口参数：-cmd：MFRC522命令字
*           -pIndata：MFRC522发送给MF1卡的数据的缓冲区首地址
*           -InLenByte：发送数据的字节长度
*           -pOutdata：用于接收MF1卡片返回数据的缓冲区首地址
*           -pOutLenBit：MF1卡返回数据的位长度
* 出口参数：-pOutdata：用于接收MF1卡片返回数据的缓冲区首地址
*           -pOutLenBit：用于MF1卡返回数据位长度的首地址
* 返 回 值：-status：错误代码(MFRC_OK、MFRC_NOTAGERR、MFRC_ERR)
* 说    明：无
***************************************************************************************/
char MFRC_CmdFrame(uint8_t cmd, uint8_t *pInData, uint8_t InLenByte, uint8_t *pOutData, uint16_t *pOutLenBit)
{
    uint8_t lastBits;
    uint8_t n;
    uint32_t i;
    char status = MFRC_ERR;
    uint8_t irqEn   = 0x00;
    uint8_t waitFor = 0x00;

    /*根据命令设置标志位*/
    switch(cmd)
    {
        case MFRC_AUTHENT:                  //Mifare认证
            irqEn = 0x12;
            waitFor = 0x10;                 //idleIRq中断标志
            break;
        case MFRC_TRANSCEIVE:               //发送并接收数据
            irqEn = 0x77;
            waitFor = 0x30;                 //RxIRq和idleIRq中断标志
            break;
    }

    /*发送命令帧前准备*/
    MFRC_WriteReg(MFRC_ComIEnReg, irqEn | 0x80);    //开中断
    MFRC_ClrBitMask(MFRC_ComIrqReg, 0x80);          //清除中断标志位SET1
    MFRC_WriteReg(MFRC_CommandReg, MFRC_IDLE);      //取消当前命令的执行
    MFRC_SetBitMask(MFRC_FIFOLevelReg, 0x80);       //清除FIFO缓冲区及其标志位

    /*发送命令帧*/
    for(i = 0; i < InLenByte; i++)                  //写入命令参数
    {
        MFRC_WriteReg(MFRC_FIFODataReg, pInData[i]);
    }
    MFRC_WriteReg(MFRC_CommandReg, cmd);            //执行命令
    if(cmd == MFRC_TRANSCEIVE)
    {
        MFRC_SetBitMask(MFRC_BitFramingReg, 0x80);  //启动发送
    }
    i = 300000;                                     //根据时钟频率调整,操作M1卡最大等待时间25ms
    do
    {
        n = MFRC_ReadReg(MFRC_ComIrqReg);
        i--;
    }
    while((i != 0) && !(n & 0x01) && !(n & waitFor));     //等待命令完成
    MFRC_ClrBitMask(MFRC_BitFramingReg, 0x80);          //停止发送

    /*处理接收的数据*/
    if(i != 0)
    {
        if(!(MFRC_ReadReg(MFRC_ErrorReg) & 0x1B))
        {
            status = MFRC_OK;
            if(n & irqEn & 0x01)
            {
                status = MFRC_NOTAGERR;
            }
            if(cmd == MFRC_TRANSCEIVE)
            {
                n = MFRC_ReadReg(MFRC_FIFOLevelReg);
                lastBits = MFRC_ReadReg(MFRC_ControlReg) & 0x07;
                if (lastBits)
                {
                    *pOutLenBit = (n - 1) * 8 + lastBits;
                }
                else
                {
                    *pOutLenBit = n * 8;
                }
                if(n == 0)
                {
                    n = 1;
                }
                if(n > MFRC_MAXRLEN)
                {
                    n = MFRC_MAXRLEN;
                }
                for(i = 0; i < n; i++)
                {
                    pOutData[i] = MFRC_ReadReg(MFRC_FIFODataReg);
                }
            }
        }
        else
        {
            status = MFRC_ERR;
        }
    }

    MFRC_SetBitMask(MFRC_ControlReg, 0x80);               //停止定时器运行
    MFRC_WriteReg(MFRC_CommandReg, MFRC_IDLE);            //取消当前命令的执行

    return status;
}

4.3 第三级最底层函数

读一个寄存器

/**************************************************************************************
* 函数名称：MFRC_ReadReg
* 功能描述：读一个寄存器
* 入口参数：-addr:待读的寄存器地址
* 出口参数：无
* 返 回 值：-data:读到寄存器的数据
* 说    明：无
***************************************************************************************/
uint8_t MFRC_ReadReg(uint8_t addr)
{
    uint8_t AddrByte, data;
    AddrByte = ((addr << 1 ) & 0x7E ) | 0x80;   //求出地址字节
    RS522_NSS(0);                               //NSS拉低
    SPI2_RW_Byte(AddrByte);                     //写地址字节
    data = SPI2_RW_Byte(0x00);                  //读数据
    RS522_NSS(1);                               //NSS拉高
    return data;
}

设置寄存器的位

/**************************************************************************************
* 函数名称：MFRC_SetBitMask
* 功能描述：设置寄存器的位
* 入口参数：-addr:待设置的寄存器地址
*           -mask:待设置寄存器的位(可同时设置多个bit)
* 出口参数：无
* 返 回 值：无
* 说    明：无
***************************************************************************************/
void MFRC_SetBitMask(uint8_t addr, uint8_t mask)
{
    uint8_t temp;
    temp = MFRC_ReadReg(addr);                  //先读回寄存器的值
    MFRC_WriteReg(addr, temp | mask);           //处理过的数据再写入寄存器
}

清除寄存器的位

/**************************************************************************************
* 函数名称：MFRC_ClrBitMask
* 功能描述：清除寄存器的位
* 入口参数：-addr:待清除的寄存器地址
*           -mask:待清除寄存器的位(可同时清除多个bit)
* 出口参数：无
* 返 回 值：无
* 说    明：无
***************************************************************************************/
void MFRC_ClrBitMask(uint8_t addr, uint8_t mask)
{
    uint8_t temp;
    temp = MFRC_ReadReg(addr);                  //先读回寄存器的值
    MFRC_WriteReg(addr, temp & ~mask);          //处理过的数据再写入寄存器
}

5. 使用教程

//先用CubeMx初始化
PCD_Init();//RC522初始化
/*
* 函数功能：验证刷卡人，以及发送上位机刷卡人身份
* 参    数：无
* 返 回 值：无
* 注    意：无
* 作    者：苏释州
*/
void NFC(void)
{
	//寻卡
	if (PCD_Request(PICC_REQALL, RxBuffer)!=0)//返回值为0，代表寻卡成功；并把卡类型存入RxBuffer中)
	{
		/*果然这里要清空一下不然就会乱，会有一些RxBuffer没用的在那里占位*/
		memset(RxBuffer, 0, sizeof(RxBuffer));//清空字符串
		return;//如果不加这个判断的话，则会无论寻卡是否成功都会有值000
	}
	//防冲撞
	if (PCD_Anticoll(RxBuffer)!=0)//防冲撞，完成这部就可以简单地 读取卡号
	{
		memset(RxBuffer, 0, sizeof(RxBuffer));//清空字符串
		return;//如果不加这个判断的话，则会无论寻卡是否成功都会扰乱卡号
	}
	//处理卡号数据
	sprintf(Card_ID,"%x%x%x%x",RxBuffer[0],RxBuffer[1],RxBuffer[2],RxBuffer[3]);
	//对卡号进行权限的判断
	if(strcmp(Card_ID,"b59dfcaa")==0)//卖家配的卡
    {
		DoorControl(1);//开门
		HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim5);//开门的时候开启定时器5的中断，进入关门计时
		memset(RxBuffer, 0, sizeof(RxBuffer));//清空字符串,这里要清除RxBuffer才行，否则Card_ID又会被组起来
    }
	else if(strcmp(Card_ID,"e1eff3cc")==0)//刘骏帆手机本科生证
	{
		DoorControl(1);//开门
		HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim5);//开启定时器5的中断
		memset(RxBuffer, 0, sizeof(RxBuffer));//清空字符串,这里要清除RxBuffer才行，否则Card_ID又会被组起来
	}
    else
    {
		DoorControl(1);//开门
		HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim5);//开启定时器5的中断
		memset(RxBuffer, 0, sizeof(RxBuffer));//清空字符串
    }
    HAL_Delay(100);
	return;
}