动手实操丨RC522射频卡模块与IC卡完成充值消费查询的技术实现思路

本文分享自华为云社区《RC522射频卡模块与IC卡完成充值消费查询的技术实现思路》，作者：DS小龙哥。

一、IC卡介绍

常用的IC卡一般是M1卡，也称为S50卡，购买RC522刷卡模块送的白卡，蓝色钥匙扣、公交卡、地铁卡都是S50卡。S50卡内部有16个分区，每分区有AB两组密码，总容量为8Kbit。

第0个扇区第0块用于存放厂商代码，意见固话，不可更改。

每个扇区的块0、块1、块2为数据块，可以用于存储数据。数据块可以进行读写操作。

每个扇区的块3为控制块，包括了密码A、存储控制、密码B。具体结构如下：

每个扇区的密码和控制位都是独立的，可以根据实际需求设定各自的密码及存取控制。存取控制为4个字节，共32位，扇区中的每个块（包括数据和控制块）存取条件是由密码和存取控制共同决定的，在存取控制中每个块都有一个相应的三个控制位。

重点总结：

（1）M1卡分为16个扇区，每个扇区由4块（0、1、2、3）组成。在实际操作时，将16个扇区分为64个块，按绝对地址编号为0-63进行访问，也就是程序里需要填块的位置时，范围是0~63。

（2）每个块的大小是16字节，每个扇区里有3个数据块，数据块可以存放自己的自定义数据。

二、一卡通消费机实现原理

2.1 封装核心函数

（1）主要的硬件：单片机选择STM32，刷卡模块采用RC522。

（2）实现核心思路：为了方便存储数据，对数据进行管理，保证程序的通用性，将IC卡的所有信息都存放在IC卡上。包括：激活状态、卡所属人信息，金额等。

所以在程序里定义了一个结构体：

 #pragma pack(1)//这个结构体大小为16个字节,刚好存放到 IC卡的一个块里面typedef struct CARD_INFO{u8  stat;     //卡状态. 66表示此卡已经激活 其他值表示此卡未激活//        88表示此卡挂失,无法再进行消费u32 money;    //金额. 第一次激活卡,就将金额清0u8  phone[11];//可以存放电话号码,ID,标识符之类的数据}CARD;extern u8 IC_Card_uid[4];

并封装了两个底层函数： 接下来的所有对卡的操作只需要调用下面函数即可。

//读取卡号u8 IC_Card_uid[4];/*card_uid ：卡的id号外部5字节数组data     : 读出来的一个块，16字节数据addr     : 块号，从4开始数据存放的地址。每个扇区的0、1、2块是存放数据。3是存放密码。一般填：0、1、2 、4、5、6、8、9、10数据一般格式：u8 SJ[16]={255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255}; //写入的金额；*/u8 IC_Card_Read(CARD *rdata){u8 KEY[6] = {0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff};    //白卡的出厂密码u8 status;/*1. 寻卡*/status = search_card(IC_Card_uid);/*2. 验证卡密码*/if(MI_OK==status){print_CardNnmber(IC_Card_uid);status = RC522_PcdAuthState(PICC_AUTHENT1A, 3, KEY, IC_Card_uid);//验证卡片密码       形参参数：验证方式，块地址，密码，卡序列号}/*3. 读出数据*/if(MI_OK==status){status = RC522_PcdRead(1,(u8*)rdata);   //从第addr块读出数据值。}return status;}/*功能：写数据到指定块参数：u8   addr      ：数据存放的地址。每个扇区的0、1、2块是存放数据。3是存放密码。一般填：0、1、2 、4、5、6、8、9、10数据一般格式：u8 SJ[16]={255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255}; //写入的金额；*/u8 IC_Card_Write(CARD *wdata){u8 KEY[6] = {0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff};    //白卡的出厂密码u8 status;/*1. 寻卡*/status = search_card(IC_Card_uid);/*2. 验证卡密码*/if(MI_OK==status){status = RC522_PcdAuthState(PICC_AUTHENT1A, 3, KEY, IC_Card_uid);//验证卡片密码       形参参数：验证方式，块地址，密码，卡序列号}/*3. 写数据到卡*/if(MI_OK==status){status = RC522_PcdWrite(1, (u8*)wdata); //写数据到第addr块，data入的数据值。}return status;}

2.2 编写案例接口

为了方便理解整体的设计思路，下面针对几个常见的操作编写了函数接口测试Demo。

 void Activation_CardInformation(void); //对卡激活-将卡状态设置为66void Unlock_CardInformation(void);    //对卡解锁--去除挂失状态。将卡状态设置为66void locking_CardInformation(void);  //对卡挂失。将卡状态设置为88void Consumption_CardInformation(void); //消费. 消费就是减少金额.void Recharge_CardInformation(void); //对卡进行充值. 充值就是累加金额void Query_CardInformation(void); //查询卡的详细信息,通过串口打印

源代码如下：

 #include "app.h"/*函数功能: 查询卡的详细信息,通过串口打印*/void Query_CardInformation(){CARD data;if(IC_Card_Read(&data)==MI_OK){//判断卡是否已经激活if(data.stat==66){printf("用户信息:%s\r\n",data.phone);printf("余额:%d\r\n",data.money);}else if(data.stat==88){printf("此卡已挂失.请先解锁.\r\n");}//卡没有激活else {printf("此卡没有激活.\r\n");}//复位--释放选中的卡片RC522_PcdReset();}}/*函数功能: 对卡进行充值. 充值就是累加金额*/void Recharge_CardInformation(){CARD data;if(IC_Card_Read(&data)==MI_OK){//判断卡是否已经激活if(data.stat==66){printf("用户信息:%s\r\n",data.phone);printf("充值前的余额:%d\r\n",data.money);//累加金额data.money+=100; //充值100块//重新写入到卡里RC522_PcdWrite(1, (u8*)&data); //写数据到第addr块，data入的数据值。;printf("充值后的余额:%d\r\n",data.money);}//卡已经挂失else if(data.stat==88){printf("此卡已挂失.请先解锁后再充值.\r\n");}//卡没有激活else {printf("此卡没有激活.请先激活后再充值.\r\n");}//复位--释放选中的卡片RC522_PcdReset();}}/*函数功能: 消费. 消费就是减少金额.*/void Consumption_CardInformation(){CARD data;if(IC_Card_Read(&data)==MI_OK){//判断卡是否已经激活if(data.stat==66){printf("用户信息:%s\r\n",data.phone);printf("消费前的余额:%d\r\n",data.money);//消费金额,假如：我要消费10元,先判断卡里有没有10元,没有就不能消费.printf("即将消费10元...\r\n");//余额足够才能消费if(data.money>=10){data.money-=10; //减去10块//重新写入到卡里RC522_PcdWrite(1, (u8*)&data); //写数据到第addr块，data入的数据值。;printf("消费后的余额:%d\r\n",data.money);}else{printf("余额不足,消费失败...\r\n");}}//卡已经挂失else if(data.stat==88){printf("此卡已挂失.请先解锁后再进行消费流程.\r\n");}//卡没有激活else {printf("此卡没有激活.请先激活后再进行消费流程.\r\n");}//复位--释放选中的卡片RC522_PcdReset();}}/*函数功能: 对卡挂失。将卡状态设置为88*/void locking_CardInformation(){CARD data;if(IC_Card_Read(&data)==MI_OK){//判断卡是否已经激活if(data.stat==66){printf("用户信息:%s\r\n",data.phone);//设置挂失状态data.stat=88;//重新写入到卡里RC522_PcdWrite(1, (u8*)&data); //写数据到第addr块，data入的数据值。;printf("此卡已成功挂失.\r\n");}//卡已经挂失else if(data.stat==88){printf("此卡已挂失.\r\n");}//卡没有激活else {printf("此卡没有激活.请先激活.\r\n");}//复位--释放选中的卡片RC522_PcdReset();}}/*函数功能: 对卡解锁--去除挂失状态。将卡状态设置为66*/void Unlock_CardInformation(){CARD data;if(IC_Card_Read(&data)==MI_OK){//判断卡是否已经激活if(data.stat==66){printf("此卡已解锁.\r\n");}//卡已经挂失else if(data.stat==88){//设置解锁状态data.stat=66;//重新写入到卡里RC522_PcdWrite(1, (u8*)&data); //写数据到第addr块，data入的数据值。;printf("此卡已成功解锁.\r\n");}//卡没有激活else {printf("此卡没有激活.请先激活.\r\n");}//复位--释放选中的卡片RC522_PcdReset();}}/*函数功能: 对卡激活-将卡状态设置为66激活卡也叫注册卡。可以写入一些用户信息到卡里.*/void Activation_CardInformation(){CARD data;if(IC_Card_Read(&data)==MI_OK){//判断卡是否已经激活if(data.stat==66){printf("此卡已激活,不需要重复激活.\r\n");}//卡已经挂失else if(data.stat==88){printf("此卡已激活,并挂失,锁定,请先解锁...\r\n");}//卡没有激活else {//设置解锁状态data.stat=66;strncpy((char*)data.phone,"473608901",sizeof(data.phone)-1);//重新写入到卡里// IC_Card_Write(&data);/*3. 写数据到卡*/RC522_PcdWrite(1, (u8*)&data); //写数据到第addr块，data入的数据值。printf("此卡已成功激活.用户信息:%s\r\n",data.phone);}//复位--释放选中的卡片RC522_PcdReset();}}

2.3 编写操作界面

为了方便测试功能，在LCD屏上绘制了几个矩形，触摸屏点击分别执行对应的功能。

 #include "app.h"/*RC522射频模块外部的接口:    *1--SDA <----->PB5--片选脚*2--SCK <----->PB4--时钟线*3--MOSI<----->PA12--输出*4--MISO<----->PA11--输入*5--悬空*6--GND <----->GND*7--RST <----->PA8--复位脚*8--VCC <----->VCC*/int main(){USARTx_Init(USART1,72,115200);LCD_Init();LCD_Clear(BLACK);XPT2046_TouchInit();RC522_Init();//    DisplayString(0,0,16,"12345jkdbdfvdfvdfv7364837340hdxsmsks3743934ndvdfv",BLACK,WHITE);//    //    POINT_COLOR=0x00FF; //设置画笔颜色//    LCD_DrawLine(0,0,200,50); //画线//    //颜色填充LCD_Fill(0,0,120,105,RED);//颜色填充LCD_Fill(120,0,239,105,RED);//颜色填充LCD_Fill(0,105,120,210,RED);//颜色填充LCD_Fill(120,105,239,210,RED);//颜色填充LCD_Fill(0,210,120,320,RED);//颜色填充LCD_Fill(120,210,239,320,RED);DisplayString(0,0,16,"Activation",BLACK,WHITE);DisplayString(120,0,16,"Query",BLACK,WHITE);DisplayString(0,105,16,"Recharge",BLACK,WHITE);DisplayString(120,105,16,"Consumption",BLACK,WHITE);DisplayString(0,210,16,"locking",BLACK,WHITE);DisplayString(120,210,16,"Unlock",BLACK,WHITE);   while(1){   //扫描触摸屏坐标if(XPT2046_ReadXY()){printf("x=%d,y=%d\r\n",xpt2046_touch.x,xpt2046_touch.y);printf("x0=%d,y0=%d\r\n",xpt2046_touch.x0,xpt2046_touch.y0);// 对卡激活-if(xpt2046_touch.x>0&&xpt2046_touch.x<120&&xpt2046_touch.y>0&&xpt2046_touch.y<105){printf("---- 对卡激活-Demo----\r\n");//充值DemoActivation_CardInformation();//颜色填充LCD_Fill(0,0,120,105,WHITE);DisplayString(0,0,16,"Activation",BLACK,WHITE);//等待触摸屏松开while(XPT2046_PEN==0){}//颜色填充LCD_Fill(0,0,120,105,RED);DisplayString(0,0,16,"Activation",BLACK,WHITE);}//查询Demoelse if(xpt2046_touch.x>120&&xpt2046_touch.x<240&&xpt2046_touch.y>0&&xpt2046_touch.y<105){printf("----运行查询Demo----\r\n");//查询DemoQuery_CardInformation();//颜色填充LCD_Fill(120,0,239,105,WHITE);DisplayString(120,0,16,"Query",BLACK,WHITE);//等待触摸屏松开while(XPT2046_PEN==0){}//颜色填充LCD_Fill(120,0,239,105,RED);DisplayString(120,0,16,"Query",BLACK,WHITE);}//充值Demoelse if(xpt2046_touch.x>0&&xpt2046_touch.x<120&&xpt2046_touch.y>105&&xpt2046_touch.y<210){printf("----运行充值Demo----\r\n");//充值DemoRecharge_CardInformation();//颜色填充LCD_Fill(0,105,120,210,WHITE);DisplayString(0,105,16,"Recharge",BLACK,WHITE);//等待触摸屏松开while(XPT2046_PEN==0){}//颜色填充LCD_Fill(0,105,120,210,RED);DisplayString(0,105,16,"Recharge",BLACK,WHITE);}//消费Demoelse if(xpt2046_touch.x>120&&xpt2046_touch.x<240&&xpt2046_touch.y>105&&xpt2046_touch.y<210){printf("----运行消费Demo----\r\n");//消费DemoConsumption_CardInformation();//颜色填充LCD_Fill(120,105,239,210,WHITE);DisplayString(120,105,16,"Consumption",BLACK,WHITE);//等待触摸屏松开while(XPT2046_PEN==0){}//颜色填充LCD_Fill(120,105,239,210,RED);DisplayString(120,105,16,"Consumption",BLACK,WHITE);//等待触摸屏松开}//挂失Demoelse if(xpt2046_touch.x>0&&xpt2046_touch.x<120&&xpt2046_touch.y>210&&xpt2046_touch.y<320){printf("----运行挂失Demo----\r\n");//挂失Demolocking_CardInformation();//颜色填充LCD_Fill(0,210,120,320,WHITE);DisplayString(0,210,16,"locking",BLACK,WHITE);//等待触摸屏松开while(XPT2046_PEN==0){}//颜色填充LCD_Fill(0,210,120,320,RED);DisplayString(0,210,16,"locking",BLACK,WHITE);}  //解锁Demoelse if(xpt2046_touch.x>120&&xpt2046_touch.x<240&&xpt2046_touch.y>210&&xpt2046_touch.y<320){printf("----运行解锁Demo----\r\n");//解锁DemoUnlock_CardInformation();//颜色填充LCD_Fill(120,210,239,320,WHITE);DisplayString(120,210,16,"Unlock",BLACK,WHITE);//等待触摸屏松开while(XPT2046_PEN==0){}//颜色填充LCD_Fill(120,210,239,320,RED);DisplayString(120,210,16,"Unlock",BLACK,WHITE);}    }delay_ms(10);}}

2.4 运行效果

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