MFRC522射頻模塊在門禁系統中的應用

摘要：介紹了MFRC522射頻模塊的開發及在門禁監控系統中的應用。該射頻模塊提供UART和PC兩種用戶接口，同時模塊具有天線識別距離大、操作接口易用等特點，極大地方便了客戶在二次開發中的使用。目前，該模塊已成功應用于某些高端小區和星級酒店的門禁監控系統中，具有較高的推廣價值。
關鍵詞：MFRC522；天線電路設計；射頻模塊

引言
隨著射頻技術的發展，基于ISO14443A協議的近場距離識別技術越來越多的應用于民用產品中，最常見的如公共交通、身份識別、門禁監控等眾多領域。為使應用系統的開發人員快速開發射頻識別產品，本文設計了一種實用型射頻讀寫模塊，該模塊具有天線識別距離大、用戶接口靈活和操作簡單等特點。該模塊采用MFRCA22作為射頻讀寫芯片，該芯片支持ISO14443A的多層協議；在內部嵌入天線，同時支持使用外部天線的功能。分別從硬件和軟件兩方面對系統設計進行詳細的介紹：硬件方面給出系統總體框圖，并對主要芯片和天線設計進行介紹；軟件方面則重點介紹ISO14443A協議和接口編程，最后結合應用實例，展示了模塊通用和易用等特點。

1 硬件電路設計
本文設計的射頻模塊為基于MFRC522射頻讀寫芯片，適用于支持ISO14443A協議的所有非接觸式卡。硬件系統由射頻讀寫芯片MFRC522、單片機LPC931、電源模塊和天線電路組成，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總線接口發送過來的系統命令，驅動射頻讀寫芯片MFRC522支持ISO14443A型卡的所有操作。用戶使用UART接口時，系統能自動監測UART接口發送數據的波特率，從而調整內部，配置適應相應的數據通信速率。用戶在使用I2C總線接口與模塊進行通信時，I2C總線接口通信速率為100 Kbps。射頻讀寫芯片MRFCA22的集成度高且接口靈活，在使用時，只需要按照芯片資料進行簡單設計就可以實現芯片功能，同時天線設計方面也提供了詳細的說明。下面就從這兩個方面進行闡述。
1. 1 射頻讀寫芯片MFRC522
射頻讀寫芯片MFRC522是NXP半導體公司生產的一款應用于13．56 MHz的非接觸式射頻讀寫芯片，具有集成度高、功耗低和封裝小等特點。該讀寫芯片采用先進的調制和解調技術，完全集成了在13．56 MHz下所有類型的被動非接觸式通信方式，支持ISO1443A的多層應用協議。芯片內部發送器可驅動讀寫器天線與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在系統的應用過程如下：MFRC522與單片機LPC931之間采用SPI接口進行數據交換，通過單片機發送過來的控制命令實現ISO1444 3A協議的所有操作。首先，LPC931對MFRC522進行復位，開啟天線，設置初始化寄存器值；隨后，MRFC522開始進入命令接收狀態，LPC931開始按照ISO14443A協議的流程發送尋卡、防沖撞、選卡、密鑰校驗和讀寫卡操作的命令，完成對射頻卡的數據讀寫操作。MFRC522在系統中的應用電路連接如圖2所示。