【STM32 物联网实训】RFID 三连：读卡、写卡、刷卡

这一篇记录物联网方向的RFID 系列：读取、写入、刷卡消费充值，同样是学校的智联场景实训箱（STM32L431 + Keil MDK5 + HAL 库）。RFID是物联网感知层里 "身份识别" 的代表技术，门禁、校园卡、食堂刷卡、公交卡全是它。这篇不贴大段代码，重点讲核心逻辑和真正踩过的坑。

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一、实验环境与硬件

项目	配置
主控芯片	STM32L431VCTx（Cortex-M4，主频 80MHz）
RFID 芯片	RC522（NXP MFRC522，13.56MHz，ISO14443A）
卡类型	Mifare 1（S50），默认密码 FF FF FF FF FF FF
RC522 接口	硬件 SPI3（分频 64）+ 复位 PD0 + 片选 PA15
人机交互	TFT LCD + 4 个按键 + 蜂鸣器 + 串口 2（115200）

知识铺垫：M1 卡内部结构 =16 个扇区 × 每扇区 4 块，每块 16 字节。每扇区的块 0/1/2 是数据块，块 3 是控制块（存密码和访问控制位）——块 3 千万别乱写，这是后面重点坑之一。

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二、实验一：RFID 读取功能

功能：把卡放到感应区，读出卡类型和 4 字节 UID 卡号，LCD + 串口显示，蜂鸣器提示。

核心代码（读卡四步流程）：

static void RC522_Read_ID(void) { uint8_t card_id_arr[4] = {0}; // 卡ID缓存 uint8_t card_type_arr[2] = {0}; // 卡类型缓存 status = RC522_Search_Cards(PICC_REQALL, card_type_arr); // ① 寻卡 if(status == MI_OK) { status = MI_ERR; status = RC522_Anticoll(card_id_arr); } // ② 防冲撞 if(status == MI_OK) { status = MI_ERR; status = RC522_Select_Cards(card_id_arr); } // ③ 选卡 if(status == MI_OK) // ④ 合成卡ID和类型 { Card_Id = (card_id_arr[0] << 24) | (card_id_arr[1] << 16) | (card_id_arr[2] << 8) | card_id_arr[3]; Card_Type = (card_type_arr[0] << 8) | card_type_arr[1]; RC522_Sleep(); // 让卡进入睡眠，防止一直重复触发 } }

实验现象：刷卡 → 蜂鸣器响 400ms → 串口打印：

Card type = S50(0x0400) Card ID = 1268881799

LCD 同步显示 Card Type = Mifare_One(S50) 和 Card ID = ...。卡类型判断表：0x0400=M1(S50)、0x0200=S70、0x4400=UltraLight、0x4403=DESFire。

⚠️重点坑（必看）：寻卡 → 防冲撞 → 选卡这三步一步都不能省。防冲撞（Anticoll）是解决 "两张卡同时放在感应区" 时的冲突问题 —— 没有它，两张卡一起放会读不出任何一张。新手最容易把三步简化成一步 "寻卡就读"，然后发现读卡偶尔失败还找不到原因。

另外：读完后要调 RC522_Sleep() 让卡睡眠，不然卡一直贴在感应区会每秒重复触发，串口刷屏。

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三、实验二：RFID 写入功能

功能：向卡扇区 1 的块 0/1/2写入数据（key1→块 0 写 "tangrenjie"，key2→块 1 写 "dongfangxueyuan"，key3→块 2 写 0x30313233，key4→清空三块），写完读回验证。

核心代码（验证密码 + 写数据 + 读回）：

// ① 验证扇区密码（默认 FFFFFFFFFFFF），不通过则无法读写 status = RC522_Verification_Password(PICC_AUTHENT1A, Sector_Addr_Date[1], Pass_Word, card_id); // ② 向扇区1的块0写入16字节数据 status = RC522_Write_Date(Sector_Addr_Date[1], Test_date1); // "tangrenjie" if(status != MI_OK) { printf("数据写入失败\r\n"); return; } // ③ 读回块0/1/2，确认写入成功 for(i = 0; i < 3; i++) { status = RC522_Read_Date(Sector_Addr_Date[1] + i, card_date); memcpy(&BlockData[i][0], card_date, 16); }

实验现象：按 key1 → 刷卡 → "数据写入成功"，读回显示 块0:tangrenjie 块1:dongfangxueyuan 块2:0123；按 key4 刷卡后三块全部清零。

⚠️重点坑（必看）：每个扇区的块 3 是密码控制块，写数据永远只能写块 0/1/2。块 3（绝对地址 3,7,11,15,...,63）存的是密码 A/B 和访问控制位，有固定的数据格式，一旦乱写进去，整个扇区直接废掉—— 密码对不上、读写全部失败，这张卡的这个扇区就再也用不了了。原厂代码注释里特意用大写警告了这一点，是真的会发生的。

另外：写数据前必须先 RC522_Verification_Password 验证密码（默认全 F），密码错会导致写入静默失败，现象就是 "写数据失败" 刷屏。

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四、实验三：RFID 应用设计・刷卡消费充值

这个实验最 "物联网"：把卡当成一张电子钱包。key1 扣 2 元、key2 扣 12 元、key3 充值 200 元、key4 初始化新卡，余额存在卡的数值块里，刷卡即读写，不联网也能用 —— 这就是 M1 卡在食堂 / 超市的玩法。

背景知识：M1 卡数据块有两种模式 ——数据保存模式（普通读写，实验二用的）和数值模式（专门存金额，支持初始化 / 加值 / 减值指令）。数值块格式固定：4字节数值(小端) + 4字节反码 + 4字节数值 + 1字节地址 + 3字节地址反码。

核心代码（充值 + 扣费）：

// ① 新卡先初始化：生成数值块格式写入（初始金额 10 元） Wallet_Data_Init(); // ② 十进制金额转成 4 字节小端 Value_Change(&Deduction_Value1, &HEXvalue[0]); // 扣费 2 元 // ③ 执行减值/加值指令 status = RC522_Deduction_Recharge(PICC_DECREMENT, // 扣费 Sector_Addr_Date[1] + 0, HEXvalue); status = RC522_Deduction_Recharge(PICC_INCREMENT, // 充值 Sector_Addr_Date[1] + 0, HEXvalue); // ④ 读余额（小端合成） Card_Money = card_money[0] | (card_money[1] << 8) | (card_money[2] << 16) | (card_money[3] << 24);

实验现象：key4 初始化新卡（余额 10 元）→ key3 刷卡充值 200 → 余额 210 → key1 刷卡扣 2 → 208 → key2 刷卡扣 12 → 196，串口全程打印 RFID卡当前余额:xxx元，LCD 同步显示，蜂鸣器提示。

⚠️重点坑（必看）：余额判断的数值是模板没改干净的雷。看代码：

if(RCC522_Work_Mode == 1) // 扣费2元

if(Card_Money <= 0) // ← 应该是 < 2！

if(RCC522_Work_Mode == 2) // 扣费12元

if(Card_Money < 5) // ← 应该是 < 12！

扣 2 元判断的是 <= 0、扣 12 元判断的是 < 5—— 余额 5 元时扣 12 元照样成功，余额直接变负数。这是因为工程模板默认金额是 1 元和 5 元，改金额时判断条件没跟着改。演示到 "余额不足" 环节时会翻车，记得改成 Card_Money < 2 / Card_Money < 12。

另外两个提醒：①新卡必须先 key4 初始化，否则刷卡会提示 "此卡未初始化"；② 初始化 / 扣费 / 充值之后要重新读一次余额再显示，别用旧值。

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五、三个实验对比（含总结）

实验	核心功能	关键 API	存储位置	总结
B01 读取	读卡类型 + UID 卡号	RC522_Search_Cards → Anticoll → Select_Cards	只读，不动卡内数据	入门第一步，四步流程要背熟；注意防冲撞和多卡冲突
B02 写入	向扇区 1 块 0/1/2 写数据	Verification_Password + Write_Date + Read_Date	M1 数据块（16 字节 / 块）	密码验证是读写前提；块 3 控制块千万别碰，写坏扇区直接废
B03 刷卡消费	充值 / 扣费 / 余额 / 初始化	Deduction_Recharge（PICC_INCREMENT/DECREMENT）	M1 数值块（固定格式）	数值块有专用格式和加值 / 减值指令；余额判断要按真实金额改（模板坑）

总结：三个实验是层层递进的 —— 读卡是基础，写卡是 "能存数据"，消费是 "把数据用起来"，正好对应物联网 "感知 → 存储 → 应用" 的链路。

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六、重点坑速查

1. 余额 5 元扣 12 元竟然成功：余额判断是模板默认值没改（Card_Money < 5 应为 < 12），金额和判断条件要同步修改。

1. 某扇区读写全部失败，卡 "废了"：把数据写进了块 3（密码控制块）。只写块 0/1/2，块 3 绝对不动。

1. 提示 "此卡未初始化"：新卡没有数值块格式，先按 key4 初始化再使用。

1. 读卡偶尔失败、两张卡都读不出：少了防冲撞或流程被简化，寻卡→防冲撞→选卡三步要齐全。

1. 卡贴着感应区串口刷屏：处理完没让卡睡眠，记得调 RC522_Sleep()。

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七、总结

RFID 三个实验做下来，最深的感受：

1. RFID 的 "身份" 是硬件的：每张 M1 卡的 4 字节 UID 出厂就烧死了，读卡就是 "认卡不认人"，这是它跟二维码最大的区别 —— 所以门禁、公交卡至今离不开它。

1. 卡内存储要分清 "数据块" 和 "数值块"：普通读写用数据块，存金额要用数值块指令（加值 / 减值），混用会出各种莫名其妙的问题。

1. 细节决定成败：块 3 不能写、新卡先初始化、余额判断改金额要同步改 —— 这三个坑全是 "照抄模板没细看" 造成的。

1. 物联网的套路：传感器篇是 "采集数据"，RFID 篇是 "识别身份 + 存数据"，后面再接上 WiFi 上云，就是完整的物联网应用了。

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本文基于学校智联场景实训箱（STM32L431 + Keil MDK5 + HAL 库）真实工程代码整理，代码已实测跑通。