摘要：介绍了philips公司最新推出的mifare非接触ic卡读写芯片mf rc522的主要特性、引脚功能和基本指令集；简述以msp430系列超低功耗16位单片机为内核的水表设计以及与mfrc522的硬件接口电路设计；重点阐述了msp430对mf rc522的读写控制流程。

    关键词：mf rc522 msp430单片机 低功耗 水表

    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读方式和协议。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）；水表阈门采用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mfrc522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。

    表1 commandreg命令控制字

    command命令类别如表2所示。

    表2 command命令类型

    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。

    表3 14种基本指令集

    基本指令指令代码

    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可以接收控制执行命令执行操作，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。

    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