MFRC522射頻模塊在門(mén)禁系統中的應用

摘要：介紹了MFRC522射頻模塊的開(kāi)發(fā)及在門(mén)禁監控系統中的應用。該射頻模塊提供UART和PC兩種用戶(hù)接口，同時(shí)模塊具有天線(xiàn)識別距離大、操作接口易用等特點(diǎn)，極大地方便了客戶(hù)在二次開(kāi)發(fā)中的使用。目前，該模塊已成功應用于某些高端小區和星級酒店的門(mén)禁監控系統中，具有較高的推廣價(jià)值。
關(guān)鍵詞：MFRC522；天線(xiàn)電路設計；射頻模塊

引言
隨著(zhù)射頻技術(shù)的發(fā)展，基于ISO14443A協(xié)議的近場(chǎng)距離識別技術(shù)越來(lái)越多的應用于民用產(chǎn)品中，最常見(jiàn)的如公共交通、身份識別、門(mén)禁監控等眾多領(lǐng)域。為使應用系統的開(kāi)發(fā)人員快速開(kāi)發(fā)射頻識別產(chǎn)品，本文設計了一種實(shí)用型射頻讀寫(xiě)模塊，該模塊具有天線(xiàn)識別距離大、用戶(hù)接口靈活和操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。該模塊采用MFRCA22作為射頻讀寫(xiě)芯片，該芯片支持ISO14443A的多層協(xié)議；在內部嵌入天線(xiàn)，同時(shí)支持使用外部天線(xiàn)的功能。分別從硬件和軟件兩方面對系統設計進(jìn)行詳細的介紹：硬件方面給出系統總體框圖，并對主要芯片和天線(xiàn)設計進(jìn)行介紹；軟件方面則重點(diǎn)介紹ISO14443A協(xié)議和接口編程，最后結合應用實(shí)例，展示了模塊通用和易用等特點(diǎn)。

1 硬件電路設計
本文設計的射頻模塊為基于MFRC522射頻讀寫(xiě)芯片，適用于支持ISO14443A協(xié)議的所有非接觸式卡。硬件系統由射頻讀寫(xiě)芯片MFRC522、單片機LPC931、電源模塊和天線(xiàn)電路組成，系統硬件框圖如圖1所示。

單片機LPC931作為模塊的主控器，接收從UART和I2C總線(xiàn)接口發(fā)送過(guò)來(lái)的系統命令，驅動(dòng)射頻讀寫(xiě)芯片MFRC522支持ISO14443A型卡的所有操作。用戶(hù)使用UART接口時(shí)，系統能自動(dòng)監測UART接口發(fā)送數據的波特率，從而調整內部，配置適應相應的數據通信速率。用戶(hù)在使用I2C總線(xiàn)接口與模塊進(jìn)行通信時(shí)，I2C總線(xiàn)接口通信速率為100 Kbps。射頻讀寫(xiě)芯片MRFCA22的集成度高且接口靈活，在使用時(shí)，只需要按照芯片資料進(jìn)行簡(jiǎn)單設計就可以實(shí)現芯片功能，同時(shí)天線(xiàn)設計方面也提供了詳細的說(shuō)明。下面就從這兩個(gè)方面進(jìn)行闡述。
1. 1 射頻讀寫(xiě)芯片MFRC522
射頻讀寫(xiě)芯片MFRC522是NXP半導體公司生產(chǎn)的一款應用于13．56 MHz的非接觸式射頻讀寫(xiě)芯片，具有集成度高、功耗低和封裝小等特點(diǎn)。該讀寫(xiě)芯片采用先進(jìn)的調制和解調技術(shù)，完全集成了在13．56 MHz下所有類(lèi)型的被動(dòng)非接觸式通信方式，支持ISO1443A的多層應用協(xié)議。芯片內部發(fā)送器可驅動(dòng)讀寫(xiě)器天線(xiàn)與ISO14443A型卡和應答機的通信，接收器提供有效的解調和解碼電路，用于處理ISO14443A兼容的應答器信號。在數字信號處理部分，支持ISO14443A型卡的幀數據校驗和快速CRYPTO1加密算法，具有很強的加密性。
MFRC522在系統的應用過(guò)程如下：MFRC522與單片機LPC931之間采用SPI接口進(jìn)行數據交換，通過(guò)單片機發(fā)送過(guò)來(lái)的控制命令實(shí)現ISO1444 3A協(xié)議的所有操作。首先，LPC931對MFRC522進(jìn)行復位，開(kāi)啟天線(xiàn)，設置初始化寄存器值；隨后，MRFC522開(kāi)始進(jìn)入命令接收狀態(tài)，LPC931開(kāi)始按照ISO14443A協(xié)議的流程發(fā)送尋卡、防沖撞、選卡、密鑰校驗和讀寫(xiě)卡操作的命令，完成對射頻卡的數據讀寫(xiě)操作。MFRC522在系統中的應用電路連接如圖2所示。