MFRC522射频模块在门禁系统中的应用

2．3 接口函数
为方便用户使用该模块，系统提供了多种类型接口，即可并不需要直接去了解ISO14443A协议中的细节，或通过简单的接口调用方式对ISO14443A型卡进行所有操作。模块提供UART和I2C两种用户接口，两种接口的上层软件接口函数均有统一方式，用户在使用时，只需要对底层接口进行修改，就可以操作ISO14443A塑卡的所有操作。UART和I2C总线两种用户接口使用同一种数据帧传输格式，一帧的数据格式如下所示。

接口函数中提供操作MFRCA22的基本命令，如配置读卡芯片、读写寄存器和装载密钥，也提供ISO14443A协议的基本操作，如常规操作中的寻卡、防碰撞、选卡和读写卡操作。同时，提供集成接口函数，通过调用集成接口函数就可以实现对卡识别，还可对某块数据进行读操作，如调用PiccAutoDetect接口函数就能实现上述操作。同时可以选择数据主动输出还是以提供中断信号提示方式输出数据，下面对自动识别卡操作接口函数进行简单介绍。
自动识别卡操作接口函数如下：
int PiccAutoDecect(char ADMode，char TxMode，char Req，char Auth，char KeyAB，char*Key，int Block)
在参数ADMode中，定义了最后执行Halt操作、继续检测卡、中断输出和主动发送数据等模式选择。参数TxMode中定义了天线驱动类型，参数Req中定义寻卡模式，参数Auth中定义校验密钥A或校验密钥B，参数Key为密钥数据，而参数Block定义操作的块号。读卡成功后，若在UART接口下参数ADMode中有设置主动发送数据，则可以调用下面接口接收数据：
int PiccADRcv(char*Tx，char* Tag，char*Sak，char*Snr，char*Dat)
其中参数*Tx为天线参数，*Tag为寻卡请求应答，*Sak为选卡应答，*Snr为选卡卡号，*Dat为块内数据。
若没有设置主动发送数据，则可以通过调用ReadAutoDetect接口函数获取自动识别卡操作的数据，返回数据的格式跟上面描述相同。

3 产品应用实例
在为某用户进行电梯监控系统设计中，使用了门禁系统，采用本文设计的模块作为射频读写模块。模块在两处使用，一处位于电梯轿厢内部的电梯内呼控制系统中，作为电梯乘坐人员启动电梯到达固定楼层的工具；另一处位于系统监控中心的发卡系统内，为电梯乘坐人员进行发卡、充值和销卡。
在电梯内呼控制系统中，控制系统与射频模块采用UART接口方式进行通信，读取用户卡中的信息并传递到监控中心。对有效用户将开启对应楼层，如有消费需求，则可以进行读写卡操作。在电梯内呼控制系统中，采用NXP公司设计的LPC2364 MCU作为主控制器，嵌入本文设计的射囊模块，实现智能呼叫电梯和人员管理，电梯内呼控制系统中的硬件框图如图6所示。

由于对无源射频卡操作时，卡与读卡器之间的数据交换时的能量由天线提供，当卡位于天线信号较弱区域时，天线辐射的能量不足以支持数据交换，则导致数据交换失败。所以，在天线识别的临界区域时，如果快速移动射频卡，可能会出现数据交换失败情况，但此时卡内的数据可能已经改变，而返回到读卡器中的操作状态是不成功的。特别是在使用射频卡作为消费卡使用的情况时，容易出现无刷卡和错误刷卡的情况。此时，需要对数据卡操作进行软件上的优化，一方面在后台做好数据备份的工作，二是在卡内划分出一个数据块用于存储备份数据。

结语
基于射频芯片MFRC522和单片机LPC931，设计了一种遵循ISO14443A协议的射频模块，从硬件设计和软件开发两方面对开发过程进行详细说明。实验结果表明该模块具有设计灵活和使用方便等特点，具有良好的推广价值。