MFRC522射频模块在门禁系统中的应用

摘要：介绍了MFRC522射频模块的开发及在门禁监控系统中的应用。该射频模块提供UART和PC两种用户接口，同时模块具有天线识别距离大、操作接口易用等特点，极大地方便了客户在二次开发中的使用。目前，该模块已成功应用于某些高端小区和星级酒店的门禁监控系统中，具有较高的推广价值。
关键词：MFRC522；天线电路设计；射频模块

引言
随着射频技术的发展，基于ISO14443A协议的近场距离识别技术越来越多的应用于民用产品中，最常见的如公共交通、身份识别、门禁监控等众多领域。为使应用系统的开发人员快速开发射频识别产品，本文设计了一种实用型射频读写模块，该模块具有天线识别距离大、用户接口灵活和操作简单等特点。该模块采用MFRCA22作为射频读写芯片，该芯片支持ISO14443A的多层协议；在内部嵌入天线，同时支持使用外部天线的功能。分别从硬件和软件两方面对系统设计进行详细的介绍：硬件方面给出系统总体框图，并对主要芯片和天线设计进行介绍；软件方面则重点介绍ISO14443A协议和接口编程，最后结合应用实例，展示了模块通用和易用等特点。

1 硬件电路设计
本文设计的射频模块为基于MFRC522射频读写芯片，适用于支持ISO14443A协议的所有非接触式卡。硬件系统由射频读写芯片MFRC522、单片机LPC931、电源模块和天线电路组成，系统硬件框图如图1所示。

单片机LPC931作为模块的主控器，接收从UART和I2C总线接口发送过来的系统命令，驱动射频读写芯片MFRC522支持ISO14443A型卡的所有操作。用户使用UART接口时，系统能自动监测UART接口发送数据的波特率，从而调整内部，配置适应相应的数据通信速率。用户在使用I2C总线接口与模块进行通信时，I2C总线接口通信速率为100 Kbps。射频读写芯片MRFCA22的集成度高且接口灵活，在使用时，只需要按照芯片资料进行简单设计就可以实现芯片功能，同时天线设计方面也提供了详细的说明。下面就从这两个方面进行阐述。
1. 1 射频读写芯片MFRC522
射频读写芯片MFRC522是NXP半导体公司生产的一款应用于13．56 MHz的非接触式射频读写芯片，具有集成度高、功耗低和封装小等特点。该读写芯片采用先进的调制和解调技术，完全集成了在13．56 MHz下所有类型的被动非接触式通信方式，支持ISO1443A的多层应用协议。芯片内部发送器可驱动读写器天线与ISO14443A型卡和应答机的通信，接收器提供有效的解调和解码电路，用于处理ISO14443A兼容的应答器信号。在数字信号处理部分，支持ISO14443A型卡的帧数据校验和快速CRYPTO1加密算法，具有很强的加密性。
MFRC522在系统的应用过程如下：MFRC522与单片机LPC931之间采用SPI接口进行数据交换，通过单片机发送过来的控制命令实现ISO1444 3A协议的所有操作。首先，LPC931对MFRC522进行复位，开启天线，设置初始化寄存器值；随后，MRFC522开始进入命令接收状态，LPC931开始按照ISO14443A协议的流程发送寻卡、防冲撞、选卡、密钥校验和读写卡操作的命令，完成对射频卡的数据读写操作。MFRC522在系统中的应用电路连接如图2所示。