非接觸式" title="非接觸式">非接觸式智能卡(射頻卡)以其高度安全保密性、通信高速性、使用方便性廣泛應用于三表行業，實現預付費功能，使人們生活質量有了很大的提高。射頻卡技術應用于水表將是智能水表的一次偉大革命。
　　MF RC522是Philips公司針對三表最新推出的一款非接觸式低功耗讀寫基站芯片，它是應用于13.56MHz非接觸式通信中高集成讀卡IC系列中的一員。該讀卡IC系列利用了先進的調制和解調概念，完全集成了13.56MHz下所有類型的被動非接觸式通信方式和協議。 MF RC522支持ISO14443A所有的層，傳輸速度最高達424kbps，具有三種主機接口方式：SPI模式、 UART模式、 I²C模式。
　　本設計采用MSP430系列超低功耗16位單片機為主控芯片，系統3.3V供電完全適合MFRC522供電要求，實現了低功耗的完美結合。
1 系統設計
　　該系統以TI MSP430F413單片機為核心，工作電壓為1.8V～3.6V，內置LCD驅動器24×4段，可以縮小體積、降低成本，在休眠模式下典型電流僅為0.7μA；采用內部Flash保存用水數據、剩余水量和水表狀態信息；電源監控采用理光R3111E(可根據設定的門限電壓選擇相應的型號)；水表閥門采用2.5V～6V直流電機，當人為破壞水表或所購買水量低于設定值時，水表報警并及時關掉閥門，同時將數據保存在內部Flash中；采用MF RC522讀寫芯片讀寫Mifare 1 S50卡片實現預付費功能。系統框如圖1所示。
　　本設計利用RC522 UART模式與單片機通信，由于MSP430F413沒有硬件串口，故需使用TIMERA模擬串口，如圖2所示。

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　　對于MSP430F413而言，P1.0(TimerA捕獲/比較輸出口)口是UART的TX，P1.1(TimerA捕獲/比較輸出口)是UART的RX。
2 MFRC522 命令寄存器及基本指令集
2.1 命令寄存器CommandReg(0x01)
　　MF RC522內部有64個寄存器，共分4頁：PAGE0：COMMAND AND STATUS；PAGE1：COMMAND；PAGE2：CFG；PAGE3：TEST。MF RC522通過內部寄存器的讀寫控制與Mifare 1 IC卡數據通信。
　　CommandReg命令控制字如表1所示。

　　Command命令類別如表2所示。

2.2 基本指令集
　　MF RC522有14種基本指令集，實現不同方式的數據傳輸，如表3所示。

3 軟件設計
　　MSP430F413首先對MF RC522進行初始化配置，寄存器設置好后，MF RC522可以接收控制命令執行操作，實現與Mifare 1 S50卡片通信；Mifare 1 S50卡根據接收到的指令進行相應操作。但是MSP430F413并不是通過簡單的指令就可以讀寫IC卡片，需要一系列的操作才能完成通信。主要包括：(1)請求喚醒；(2)防重疊；(3)選擇卡片；(4)密碼認證；(5)讀寫操作" title="讀寫操作">讀寫操作。
　　MSP430F413對Mifare 1 S50卡片操作流程，如圖3所示。

3.1 請求Request Std / Request All
　　當在天線有效工作距離內檢測到卡片，MF RC522發送Request Std / Request All請求指令，卡片接收到請求指令后返回握手信號，從而判斷操作是否成功。
　　Request Std (0x26) 連續讀卡指令
　　Request All (0x52) 非連續讀卡指令
3.2 Aticollision(防重疊)
　　MF RC522能夠防止多張卡片重疊造成的數據錯誤。當在天線有效工作距離內檢測到多張卡片時，MCU讀取序列號進行判斷檢測。
　　Mifare 1 S50 卡具有全球唯一4個字節的序列號，SN存放在Sector0的Block0內前4個字節，第5個字節存放校驗碼(4字節異或結果)，MCU控制循環讀取序列號，直到讀取一個校驗正確的序列號后，保存并退出循環；當然出錯也會退出循環。
　　Sector0的Block0數據格式如表4所示。

3.3 Select(選擇卡片)
　　將Anticollision操作讀取的序列號SN 4個字節還有異或的校驗碼發送到Mifare 1 S50卡上，卡片接收后與自身SN及校驗碼核對，只有完全一樣才能選定卡片。
3.4 Authentication(密碼認證)
　　Mifare 1 S50卡 有1KB容量，分為16個扇區：Sector0至Sector15，每個Sector(扇區)包括4個Block(塊)，每個Block具有16個byte的存儲容量。Block被分為Block0至Block3；整個Mifare 1 S50非接觸式智能卡共有64個Block。
　　每個Sector的Block3都存放著本扇區自己的密碼KeyA、KeyB和Access Bits。通過Access Bits設置密碼方式和數據塊類型( Write/Read 或 Value )。
　　每個Sector的Block3數據格式如表5所示。

　　只有密碼完全認證通過后，才可以對卡片進行Write/Read操作。
3.5 Write/Read(讀寫操作)
　　Authentication密碼認證通過后，可以對64 Block進行讀寫操作。其中Sector0中的Block0 只能執行讀操作。Mifare 1 S50讀寫時是以Block為單位的，讀或寫都是針對整個Block 16字節的操作，不能單個字節讀寫。為了確保數據的正確性，可進行數據校驗。
3.6 Decrement/Increment(增值和減值操作)
　　當數據塊通過設置Access bits配置成Value 型時，可以對其進行Decrement/Increment操作。為了防止數據出錯，Value Block 設有復雜的數據格式。Value重復存放3次，其中原碼存放2次，補碼再存放1次；Adr重復存放4次，其中原碼存放2次，補碼再存放2次。
　　Value Block數據格式如表6所示。