论文总字数：30401字

摘 要

RFID（Radio Frequency Identification，无线射频识别）技术是一种自动识别系统与识别目标的非接触式无线通信技术。随着时代的发展，短距离RFID技术日渐成熟，结合嵌入式无线产品，不仅使之成为物联网的关键技术之一，而且逐渐渗透至人们的日常生活和工业生产中。

本课题利用RFID技术设计实现一个基于STM32的充值和消费的读写系统，类似于南京工业大学校园一卡通的读写系统。该读写系统采用STM32的嵌入式开发板作为核心控制器，通过RC522读写芯片的读写器对可操作卡扇区内存储的数据进行读取和写入，利用外设矩阵键盘输入数值，可以实现充值或消费功能，并通过LCD显示屏显示操作卡持有人的相关个人信息以及最后卡内的余额。

本文对STM32开发板和其他各个功能模块的工作原理、主要特性等方面进行了详细的介绍和分析，并阐述了系统的软硬件设计的思路和方法。根据实际测试结果表明，实现了课题所要求的全部功能，达到了本次设计的预期效果。

关键词：STM32 MF RC522 无线射频识别 读写器 一卡通

The Design of RFID Reading and Writing Based on STM32

Abstract

RFID (Radio Frequency Identification) technology is a non-contact wireless communication technology which can automatically identify system and target. With the development of the times, short-range RFID technology is getting more and more mature. Combining with embedded and wireless products, it not only make RFID technology become one of the key technologies of Internet of things, but also gradually penetrate into people's daily life and industrial production.

This project uses RFID technology to design a reading and writing system based on STM32 which can recharge and consume. The reading and writing system is similar to the Nanjing Tech University’s e-card. The reading and writing system uses STM32 embedded development board as the core controller. It reads and writes data stored in the operable card sector via the RC522 reader and achieves recharge or consumption function by using the peripheral matrix keyboard to enter the value. At the same, it shows the related personal information and the final balance in the card through the LCD display.

This paper introduces and analyzes the working principle and main features of STM32 development board and other function modules in detail. Besides, this paper describes the ideas and methods of hardware and software designing. According to the multiple system debugging and the tests of result, it is certain to complete all tasks required by project in function and achieve the design goals.

Key Words: STM32; MF RC522; RFID; Reader; E-card

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪 论 1

1.1 RFID技术概述 1

1.2设计背景和意义 1

1.3 RFID系统简介 2

1.3.1国外研究现状 2

1.3.2 国内研究现状 2

1.3.3 RFID系统的组成 3

1.3.4 RFID系统的工作原理 5

1.3.5 RFID系统的分类 6

1.4 设计内容及要求 6

1.5 本文主要工作 7

第二章 系统的方案论证 8

2.1 总体设计思路 8

2.2 主控单元模块的选型 8

2.3 读写模块的选型 9

2.4 电子标签的选型 9

2.5 接口协议的选择 10

2.6 矩阵键盘和LCD显示屏的选择 10

第三章 系统硬件设计 12

3.1 系统整体设计方案 12

3.2 STM32开发板 13

3.3 MF RC522读写卡芯片 15

3.4 S50卡 17

3.5 薄膜矩阵键盘和ILI9425显示屏 18

第四章 系统软件设计 20

4.1 系统的主程序流程 20

4.2 系统的各模块软件设计 21

4.2.1 GPIO口的初始化 21

4.2.2 读写子程序 23

4.2.3 矩阵键盘的子程序 25

4.2.4 SPI接口的驱动配置 26

第五章 系统调试 28

5.1 调试工具 28

5.2 调试步骤 28

5.3 问题及解决方法 29

5.4 最终成果图 31

5.5 总结 32

5.6 展望 33

参考文献 34

致 谢 35

附 录1 部分关键源代码 36

附 录2 电路原理图和PCB图 39

第一章 绪 论

1.1 RFID技术概述

射频识别(Radio Frequency Identification, RFID)技术，也被称作为无线射频识别。这是一项可以自动地识辨出系统目标的通信技术，而且是无需接触的，不需要在相关目标和控制系统之间创建任何的有效触碰就可以辩别。RFID技术可以工作于各种恶劣的环境，能够穿透大自然中的冰雪、灰尘以及大雾等，在这样的条件下依旧可以识别标签完成数据传递交换。此外，它的识别工作无需人工的干预就可以完成，且识别速度很快，通常情况下在人体肉眼感受不到的情况下就可以很快识别，是一种非常简易便捷且适用于现代自动化控制模式的灵活性应用技术。

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