NFC之PN532使用

作者：华清远见讲师

一、简介

PN532是一个高度集成的非接触读写芯片，它包含80C51微控制器内核，集成了13.56MHz下的各种主动/被动式非接触通信方法和协议。

工作模式：

● 读写器模式，支持ISO/IEC 14443A / MIFARE®机制

● 读写器模式，支持 FeliCa机制

● 读写器模式，支持ISO/IEC 14443B机制

● 卡操作模式，支持ISO 14443A / MIFARE®机制

● 卡操作模式，FeliCa机制

● ISO/IEC18092，ECM340点对点

特性

● 带40 kB ROM和1 kB RAM的80C51微控制器内核

● 高度集成的模拟电路，解调和译码响应

● 输出缓冲驱动器通过最少量的外部无源器件连接天线

● 集成了RF场检测器

● 集成了数据模式检测器

● 支持ISO/IEC 14443A / MIFARE®

● 只在读写器模式中支持ISO/IEC 14443B

● 在读写器模式中典型工作距离超过50mm，具体距离由天线尺寸、调谐和电源决定

● 在NFCIP-1模式下工作距离高达50mm，具体视天线的尺寸、调谐以及电源而定

● 在卡操作模式中典型工作距离约为100mm，具体距离由天线尺寸、调谐和外部场强度决定

● 在读写器模式中，支持Mifare Classic加密，可支持212 kbit/s和424 kbit/s两种更高数据传输速率

● FeliCa模式下，支持106kbit/s 、212kbit/s和424kbit/s的通信波特率

● 集成了NFCIP-1的RF接口，传输速率高达424kbit/s

● 支持主机接口：

-SPI接口

-I2C接口

-串行UART

● 灵活的中断模式

● 低功耗模式 一硬件掉电模式 一软件掉电模式

● 当器件处于掉电模式时能够通过I2C、HSU和SPI接口自动唤醒

● 可编程定时器

● 石英晶体振荡器

● 2.7V~5.5V的电源

二、通信接口

PN532和主机之间有三种方式进行通信：I2C 、SPI、 HSU，这样几乎满足了所有的主控芯片。下图是通信方式的选择

需要注意的是：

SPI只能选择工作模式0。也就是说SPI的空闲电平为 高电平、数据总是在SCK的第一个边沿采样、数据发送格式总是LSB在前。只要NSS引脚拉低，芯片就会被唤醒。

HSU高速串口的默认配置是：8个数据位，1个停止位，LSB先发送，波特率115200，无校验

I2C模式下，默认的从机地址是0x48，先发送MSB，最高支持速率400KHz

三、数据包格式

PN532与主机之间的通信数据有固定的格式，只要我们按照规定的格式发送数据，就可以完全控制PN532。这样大大提高我们开发的效率

1、 正常数据包

00 序列头

00 FF 起始号

LEN 数据包的长度，包含TFI

LCS 数据长度校验和， LEN+LCS=0

TFI 命令

PD0 PD1 … PDn 数据

DCS 数据校验和 TFI+PD0+…PDn = 0

00 序列结尾

2、 PN532应答包

00 序列头

00 FF 起始号

00 FF 应答包

00 结束序列

3、 非应答包

00 序列头

00 FF 起始号

FF 00 没有应答

00 结束序列

4、 加长数据包

正常的情况下，只能发送256个字节的数据，PN532提供一种特殊的格式，可以发送更多的数据。当然我们在使用的时候要依据实际的情况去选择

00 序列头

00 FF 起始号

FF 正常模式下的包长度，这里是FF

FF 正常模式下的包长度校验和，这里是FF

LENM 数据包的长度高字节，

LENL 数据包的长度低字节，包含TFI

LCS 数据长度校验和，LENM + LENL +LCS=0

TFI 命令

PD0 PD1 … PDn 数据

DCS 数据校验和 TFI+PD0+…PDn = 0

00 序列结尾

四、唤醒PN532

将芯片唤醒必须满足以下3个条件

1)PVDD引脚拉高

2)I2C模式下发送地址48h，SPI模式下将NSS拉低，串口模式下的其实数据头必须为0x55,0x55,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0xFF,0x03,0xFD,0xD4,0x14,0x01,0x17,0x00

3)主机必须发送命令14 02 00(虚拟模式)或者14 01(正常模式)

五、读写S50卡片过程

1、唤醒模块，主机发送命令

0x55,0x55,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00，0x00,0x00,0x00,0x00,0xFF,0x03,0xFD,0xD4,0x14,0x01,0x17,0x00

模块回应

0x00,0x00,0xFF,0x02,0xFE,0xD5,0x15,0x16,0x00

在唤醒模块的过程中，数据的包头有些特殊，而这个包头是有芯片手册中找到的。

注意，为了简略，下面的命令只包含数据包格式中的TFI\DATA，其他的请读者自行加上

2、扫描卡片并获取到卡片ID，主机发送

0xd4,0x4A(列出卡片),0x02(数量最多2个),0x00(波特率)

Response

0xd5,0x4b,0x02两个设备

0x01(一号设备),0x04,0x00,0x08,0x04(长度),id1,id2,id3,id4,

0x02(二号设备),0x04,0x00,0x00,0x04(长度),id1,id2,id3,id4,

3、验证A秘钥，主机发送

0xd4,0x40(交换数据),0x01(1号设备),0x60(验证A),0x03(地址)

0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF(keyA),0xC1,0x32,0x77,0x03(id)

Response

0xd5,0x41,0x00(成功)

4、验证B秘钥，主机发送

0xd4,0x40(交换数据),0x01(1号设备),0x61(验证B),0x03(地址)

0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF(keyB),0xC1,0x32,0x77,0x03(id)

Response

0xd5,0x41,0x00(成功)

5、读卡，主机发送

0xd4,0x40(交换数据),0x01(1号设备)1,0x30(读16Bytes),0x02(地址)

Response

0xd5,0x41,0x00(成功),byte1,btyte2…

6、写卡，主机发送

0xd4,0x40(交换数据),0x01(1号设备)1,0xA0(写16Bytes),0x02(地址),Data1,data2…

Response

0xd5,0x41,0x00(成功)