非接触式" title="非接触式">非接触式智能卡(射频卡)以其高度安全保密性、通信高速性、使用方便性广泛应用于三表行业，实现预付费功能，使人们生活质量有了很大的提高。射频卡技术应用于水表将是智能水表的一次伟大革命。
　　MF RC522是Philips公司针对三表最新推出的一款非接触式低功耗读写基站芯片，它是应用于13.56MHz非接触式通信中高集成读卡IC系列中的一员。该读卡IC系列利用了先进的调制和解调概念，完全集成了13.56MHz下所有类型的被动非接触式通信方式和协议。 MF RC522支持ISO14443A所有的层，传输速度最高达424kbps，具有三种主机接口方式：SPI模式、 UART模式、 I²C模式。
　　本设计采用MSP430系列超低功耗16位单片机为主控芯片，系统3.3V供电完全适合MFRC522供电要求，实现了低功耗的完美结合。
1 系统设计
　　该系统以TI MSP430F413单片机为核心，工作电压为1.8V～3.6V，内置LCD驱动器24×4段，可以缩小体积、降低成本，在休眠模式下典型电流仅为0.7μA；采用内部Flash保存用水数据、剩余水量和水表状态信息；电源监控采用理光R3111E(可根据设定的门限电压选择相应的型号)；水表阀门采用2.5V～6V直流电机，当人为破坏水表或所购买水量低于设定值时，水表报警并及时关掉阀门，同时将数据保存在内部Flash中；采用MF RC522读写芯片读写Mifare 1 S50卡片实现预付费功能。系统框如图1所示。
　　本设计利用RC522 UART模式与单片机通信，由于MSP430F413没有硬件串口，故需使用TIMERA模拟串口，如图2所示。

　　对于MSP430F413而言，P1.0(TimerA捕获/比较输出口)口是UART的TX，P1.1(TimerA捕获/比较输出口)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内部有64个寄存器，共分4页：PAGE0：COMMAND AND STATUS；PAGE1：COMMAND；PAGE2：CFG；PAGE3：TEST。MF RC522通过内部寄存器的读写控制与Mifare 1 IC卡数据通信。
　　CommandReg命令控制字如表1所示。

　　Command命令类别如表2所示。

2.2 基本指令集
　　MF RC522有14种基本指令集，实现不同方式的数据传输，如表3所示。

3 软件设计
　　MSP430F413首先对MF RC522进行初始化配置，寄存器设置好后，MF RC522可以接收控制命令执行操作，实现与Mifare 1 S50卡片通信；Mifare 1 S50卡根据接收到的指令进行相应操作。但是MSP430F413并不是通过简单的指令就可以读写IC卡片，需要一系列的操作才能完成通信。主要包括：(1)请求唤醒；(2)防重叠；(3)选择卡片；(4)密码认证；(5)读写操作" title="读写操作">读写操作。
　　MSP430F413对Mifare 1 S50卡片操作流程，如图3所示。

3.1 请求Request Std / Request All
　　当在天线有效工作距离内检测到卡片，MF RC522发送Request Std / Request All请求指令，卡片接收到请求指令后返回握手信号，从而判断操作是否成功。
　　Request Std (0x26) 连续读卡指令
　　Request All (0x52) 非连续读卡指令
3.2 Aticollision(防重叠)
　　MF RC522能够防止多张卡片重叠造成的数据错误。当在天线有效工作距离内检测到多张卡片时，MCU读取序列号进行判断检测。
　　Mifare 1 S50 卡具有全球唯一4个字节的序列号，SN存放在Sector0的Block0内前4个字节，第5个字节存放校验码(4字节异或结果)，MCU控制循环读取序列号，直到读取一个校验正确的序列号后，保存并退出循环；当然出错也会退出循环。
　　Sector0的Block0数据格式如表4所示。

3.3 Select(选择卡片)
　　将Anticollision操作读取的序列号SN 4个字节还有异或的校验码发送到Mifare 1 S50卡上，卡片接收后与自身SN及校验码核对，只有完全一样才能选定卡片。
3.4 Authentication(密码认证)
　　Mifare 1 S50卡 有1KB容量，分为16个扇区：Sector0至Sector15，每个Sector(扇区)包括4个Block(块)，每个Block具有16个byte的存储容量。Block被分为Block0至Block3；整个Mifare 1 S50非接触式智能卡共有64个Block。
　　每个Sector的Block3都存放着本扇区自己的密码KeyA、KeyB和Access Bits。通过Access Bits设置密码方式和数据块类型( Write/Read 或 Value )。
　　每个Sector的Block3数据格式如表5所示。

　　只有密码完全认证通过后，才可以对卡片进行Write/Read操作。
3.5 Write/Read(读写操作)
　　Authentication密码认证通过后，可以对64 Block进行读写操作。其中Sector0中的Block0 只能执行读操作。Mifare 1 S50读写时是以Block为单位的，读或写都是针对整个Block 16字节的操作，不能单个字节读写。为了确保数据的正确性，可进行数据校验。
3.6 Decrement/Increment(增值和减值操作)
　　当数据块通过设置Access bits配置成Value 型时，可以对其进行Decrement/Increment操作。为了防止数据出错，Value Block 设有复杂的数据格式。Value重复存放3次，其中原码存放2次，补码再存放1次；Adr重复存放4次，其中原码存放2次，补码再存放2次。
　　Value Block数据格式如表6所示。