智能锁项目笔记

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前置

更新字库后想通过软件复位重新加载字库

中途修改看门狗的重载值

两种串口发送判断的标志的区别

RFID射频识别

其他

前置

嵌入式项目中，逐个功能实现和搭建框架后再逐个功能实现的差别，不搭建框架的话，会时刻影响前面的代码，耦合度太高？

直接逐个功能实现的方式：

1. 容易造成代码高度耦合。比如实现串口功能时直接写死了数据处理逻辑，后续添加其他功能时可能需要大量修改原有代码。
2. 代码复用性差。类似的功能可能会在不同地方重复编写，导致代码冗余且难以维护。
3. 扩展性受限。新增功能时经常需要修改现有代码，容易引入bug。

先搭建框架再实现功能的方式：

1. 通过良好的架构设计(如分层架构)，实现各模块解耦。比如：
   • 硬件抽象层(HAL)处理底层硬件
   • 驱动层处理具体外设
   • 应用层实现业务逻辑
2. 定义清晰的接口，使各模块之间通过标准接口通信，而不是直接调用。
3. 便于功能扩展和维护：
   • 新增功能时只需实现相应接口
   • 修改某个模块不会影响其他模块
   • 可以方便地复用已有模块

举个例子：假设要实现一个带显示功能的数据采集系统。

不使用框架的做法可能是：

void main() {
    while(1) {
        // 直接在一起写采集和显示逻辑
        data = adc_read();
        lcd_display(data);
    }
}

使用框架的做法：

// 数据采集模块
typedef struct {
    void (*init)(void);
    uint16_t (*read)(void);
} Sensor_t;

// 显示模块
typedef struct {
    void (*init)(void);
    void (*display)(uint16_t);
} Display_t;

void main() {
    Sensor_t sensor;
    Display_t display;
    
    // 初始化各模块
    sensor.init();
    display.init();
    
    while(1) {
        uint16_t data = sensor.read();
        display.display(data);
    }
}

经过搭建框架，可以实现分层结构？驱动层和应用层？两者的代码不一样吗？

驱动层(Driver Layer):

1. 主要负责硬件的直接操作
2. 提供硬件的基础功能接口
3. 代码特点:

// 驱动层示例 - UART驱动
typedef struct {
    void (*init)(uint32_t baudrate);
    void (*send_byte)(uint8_t data);
    uint8_t (*receive_byte)(void);
    void (*enable_rx_interrupt)(void);
} UART_Driver_t;

// 具体实现
void UART_Init(uint32_t baudrate) {
    // 配置GPIO引脚
    GPIO_InitTypeDef gpio_init;
    gpio_init.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
    HAL_GPIO_Init(...);
    
    // 配置UART寄存器
    USART1->BRR = SystemCoreClock/baudrate;
    USART1->CR1 |= USART_CR1_UE | USART_CR1_TE;
}

应用层(Application Layer):

1. 实现具体的业务逻辑
2. 调用驱动层提供的接口
3. 代码特点:

// 应用层示例 - 温度监控应用
typedef struct {
    float temp_threshold;
    void (*process_temp)(float temp);
    void (*alarm_handler)(void);
} TempMonitor_t;

// 具体实现
void TempMonitor_Process(float temp) {
    // 使用驱动层的接口发送数据
    char buf[32];
    sprintf(buf, "Temperature: %.1f\r\n", temp);
    
    // 通过UART发送温度数据
    for(int i = 0; buf[i]; i++) {
        uart.send_byte(buf[i]);
    }
    
    // 业务逻辑处理
    if(temp > temp_threshold) {
        alarm_handler();
    }
}

主要区别:

1. 关注点不同
   • 驱动层关注如何操作硬件(寄存器配置等)
   • 应用层关注业务流程(数据处理、控制逻辑等)
2. 依赖关系
   • 驱动层依赖硬件抽象层(HAL)
   • 应用层依赖驱动层提供的接口
3. 可移植性
   • 驱动层与硬件平台紧密相关
   • 应用层相对独立，更容易移植

这样的分层设计有助于:

• 代码复用(不同产品可以复用相同的驱动)
• 便于测试(可以单独测试各层功能)
• 提高可维护性(修改某层代码不影响其他层)

现在嵌入式系统开发方式有三种，寄存器，标准库，hal库他们之间有什么区别？

寄存器级开发：

// 直接操作寄存器的例子 - 配置GPIO
GPIOA->MODER |= (1 << 10);  // 设置PA5为输出模式
GPIOA->ODR |= (1 << 5);     // PA5输出高电平

特点：

• 直接操作硬件寄存器，执行效率最高
• 代码量小，程序空间占用少
• 需要深入理解硬件架构和寄存器功能
• 可移植性差，不同芯片的寄存器定义不同
• 开发周期长，容易出错

标准库开发：

// 使用标准库的例子 - 配置GPIO
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_5);

特点：

• 对寄存器操作进行了封装
• 相比寄存器级开发更容易理解和使用
• 仍需要了解部分底层细节
• 可移植性一般，同系列芯片可以复用
• 执行效率好，代码量适中

HAL库开发：

// 使用HAL库的例子 - 配置GPIO
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_5;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_SET);

特点：

• 最高层次的抽象，屏蔽了硬件细节
• 代码可读性好，容易上手
• 可移植性最好，跨平台开发方便
• 执行效率较低，代码量大
• 适合快速开发，不太注重性能的场合

选择建议：

1. 性能要求高的项目（如高速数据采集）：选择寄存器级开发
2. 平衡开发效率和性能：选择标准库开发
3. 注重开发效率和可移植性：选择HAL库开发

实际应用中可以混合使用：

// 混合使用的例子
void Init_Device(void) {
    // 普通GPIO用HAL库初始化
    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
    
    // 高速处理的部分用寄存器直接操作
    GPIOB->BSRR = GPIO_PIN_5;
}

库函数的学习重点

• 程序实现思路很重要，其他都可以使用库函数实现。

• 如果不能理解库函数参数的含义，需要知道根据库函数溯源到对应的寄存器位，根据手册知道具体的含义。

• 比如常见的串口配置思路：

  • 串口初始化：
    • GPIO控制器配置
    • 串口控制器配置
    • 用于中断接收的NVIC配置
  • 串口控制器的DMA使能可以在对应DMA功能函数时单独开启，这样就不用修改原来的代码了。

更新字库后想通过软件复位重新加载字库

在 STM32F401（以及其他基于 Cortex-M 的 STM32 系列）中，软件复位一般是通过系统控制寄存器（SCB，System Control Block）实现的。SCB 寄存器是 Cortex-M 内核的一部分，而不是外设寄存器，因此在参考手册中找不到专门的复位寄存器。

你可以通过调用 CMSIS 提供的内核函数，或者直接操作 SCB 寄存器来实现复位。

使用 CMSIS 内核函数

CMSIS 提供了标准化的函数，直接调用即可完成复位操作。这个函数是：

#include "stm32f4xx.h"

void NVIC_SystemReset(void);

调用方式：

int main(void) {
    // 初始化代码...

    // 执行软件复位
    NVIC_SystemReset();

    while (1) {
        // 不会执行到这里，因为系统已复位
    }
}

原理

NVIC_SystemReset() 函数底层操作 SCB 寄存器中的 AIRCR（Application Interrupt and Reset Control Register），设置复位位（SYSRESETREQ 位）来触发系统复位。

直接操作 SCB 寄存器（手册上没有，也不好配置）

如果不使用 CMSIS 函数，也可以直接手动配置 SCB->AIRCR 来实现复位。操作步骤如下：

#include "stm32f4xx.h"

#define AIRCR_VECTKEY_MASK    ((uint32_t)0x05FA0000) // 写入密钥值

void software_reset(void) {
    SCB->AIRCR = AIRCR_VECTKEY_MASK | (1 << SCB_AIRCR_SYSRESETREQ_Pos);
    while (1); // 等待复位
}

int main(void) {
    // 初始化代码...

    // 执行软件复位
    software_reset();

    while (1) {
        // 不会执行到这里，因为系统已复位
    }
}

注意

1. AIRCR_VECTKEY_MASK 是一个写保护密钥，写入时必须使用 0x5FA，否则写入无效。
2. 设置 SYSRESETREQ 位 (1 << SCB_AIRCR_SYSRESETREQ_Pos) 即触发软件复位。
3. 复位后，所有外设和系统状态都会恢复为初始状态，类似于硬件复位。

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总结

如果你使用的是官方的 STM32 HAL 库或标准库，直接调用 NVIC_SystemReset() 是最简单和推荐的方式。如果你想更底层地操作，可以直接配置 SCB 寄存器。两种方法效果完全相同。

中途修改看门狗的重载值

void iwdg_init(void)
{
    //时钟源配置-开启低速时钟
    RCC->CSR |= (1U<<0);
    //等待时钟稳定
    while(!(RCC->CSR & (1U<<1)));
    //解除写保护
    IWDG->KR = 0x5555;
    //设置分频为128分频,根据具体情况确定时间，32 kHz 低速内部 RC (LSI RC)，该 RC 用于驱动独立看门狗
    //250次/s
    IWDG->PR = 5;     //直接赋值更清晰
    //重装载值设置为2500 (超时时间约10秒)
    IWDG->RLR = 2500;
    //重载到计数器,任何时候将关键字 0xAAAA 写到 IWWDG_KR 寄存器中， 
    //IWDG_RLR 的值就会被重载到计数器，从而避免产生看门狗复位。
    IWDG->KR = 0xAAAA;//此时写保护再次开启
    //启动看门狗
    IWDG->KR = 0xCCCC;
    
    printf("看门狗启动\r\n");
}


//独立喂狗程序
void iwdg_feed(void)
{
    IWDG->KR = 0xAAAA;
}


//若要更改重载值， IWDG_SR 中的 RVU 位必须为 0。
//RVU： 看门狗计数器重载值更新 (Watchdog counter reload value update)
//可通过硬件将该位置 1 以指示重载值正在更新。当在 VDD 电压域下完成重载值更新操作后
//（需要多达 5 个 RC 40 kHz 周期）毫秒级，会通过硬件将该位复位。
//重载值只有在 RVU 位为 0 时才可更新。直接修改重载值可能会失败，因为没有确认上一次更新是否完成
//IWDG_PR 和 IWDG_RLR 寄存器具有写访问保护。若要修改寄存器，必须首先对 IWDG_KR
//寄存器写入代码 0x5555。而写入其他值则会破坏该序列，从而使寄存器访问保护再次生效。
//这意味着重装载操作（即写入 0xAAAA）也会启动写保护功能。   
//解除写保护
IWDG->KR = 0x5555;
while(IWDG->SR & (1U<<1));    // 等待之前的重载值加载完成，避免新重载值被覆盖或者错乱
IWDG->RLR = 250;
IWDG->KR = 0xAAAA;

两种串口发送判断的标志的区别

标志位区别:

• usart6_send_byte: 使用 TC (Transmission Complete) 标志位
• USART6_SendChar: 使用 TXE (Transmit Data Register Empty) 标志位

检查时机:

• TC: 检查整个数据帧(包括起始位、数据位、停止位)是否完全发送完成
• TXE: 只检查发送数据寄存器是否为空,可以写入新数据

各自优势:

使用TC标志 (usart6_send_byte):

• 可靠性更高,确保数据完全发送
• 适合在以下场景使用:
  • UART关闭前的最后发送
  • 更改波特率前
  • 进入低功耗模式前
  • 对时序要求严格的场合

使用TXE标志 (USART6_SendChar):

• 发送效率更高,尤其是连续发送时
• 适合在以下场景使用:
  • 普通数据传输
  • 需要高速连续发送
  • 对实时性要求高的场合

在实际应用中,如无特殊要求,推荐使用TXE标志的方式,可以获得更好的传输效率。

RFID射频识别

什么是RFID？

RFID（Radio Frequency Identification，射频识别）是一种利用 无线电波 进行非接触式数据传输的技术，主要用于自动识别和跟踪目标对象（如物品、动物或人）。

• 核心功能：通过无线信号读取或写入附着在物体上的电子标签（Tag）中的数据。
• 对比传统条形码：无需视线对准、可批量读取、数据可更新、环境适应性强。

系统组成

RFID系统主要由三部分构成：

1. 电子标签（Tag）
   • 包含芯片（存储数据）和天线（收发信号）。
   • 类型：
     • 无源标签：依赖读写器发射的能量工作，无需电池，成本低，寿命长，但通信距离短（常见于门禁卡）。
     • 有源标签：自带电池，主动发射信号，通信距离远（可达百米），但成本高、寿命有限（如车辆追踪）。
     • 半无源标签：电池仅供电给芯片，通信仍依赖读写器能量。
2. 读写器（Reader）
   • 通过天线发送射频信号，激活标签并读取/写入数据。
   • 可固定（如仓库入口）或手持（如物流扫描枪）。
3. 天线与软件系统
   • 天线负责增强信号传输效率。
   • 软件系统处理数据，与数据库或物联网（IoT）平台集成。

工作原理

1. 读写器通过天线发送特定频率的射频信号。
2. 标签进入磁场范围后，天线接收能量激活芯片（无源标签）或直接响应（有源标签）。
3. 标签将存储的数据（如ID、传感器信息）通过无线电波传回读写器。
4. 读写器解码数据并传输至后台系统处理。

主要技术参数

• 频率范围：
  • 低频（LF, 125-134 kHz）：短距离（<10 cm），抗干扰强，适用于动物识别。
  • 高频（HF, 13.56 MHz）：中等距离（~1 m），广泛用于支付卡、图书管理。
  • 超高频（UHF, 860-960 MHz）：长距离（数米至数十米），适合物流和零售库存。
  • 微波（2.45 GHz及以上）：更长距离，多用于特定工业场景。
• 通信协议：ISO 14443（近场通信）、EPC Gen2（物流标准）等。

典型应用场景

• 物流与供应链：货物追踪、库存自动化管理。
• 零售：无人收银（如Amazon Go）、防伪和防盗。
• 医疗：患者身份识别、医疗器械追踪。
• 交通：ETC自动收费、公交卡、共享单车锁。
• 工业：设备维护记录、生产流程监控。
• 智慧城市：垃圾分类管理、智能停车。

疑问1

常用的门禁卡里面没有电池，是属于无源标签吗？ 超市里面的衣服商品上也有类似的标签，里面有线圈，没有电池，也是无源标签？ 汽车的电子钥匙是属于有源标签吗？

门禁卡（无源标签）

• 原理： 门禁卡内部嵌入了 无源RFID标签（通常为 高频HF，13.56 MHz）。
  • 卡片没有电池，依靠读写器（如门禁感应器）发射的电磁场能量激活芯片，并通过线圈天线返回数据（如卡号）。
  • 通信距离短（通常<10 cm），符合门禁场景的安全需求。
• 典型应用： 公司门禁、校园一卡通、酒店房卡等。

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超市商品标签（无源标签或EAS标签）

超市衣物上的标签可能分为两种技术：

(1) 无源RFID标签

• 结构：包含芯片和线圈天线，无电池。
• 功能：
  • 用于库存管理和自助结账（如优衣库、Zara的RFID标签）。
  • 读写器可批量读取商品信息，提升效率。
• 频率：多为超高频UHF（860-960 MHz），读取距离可达数米。

(2) EAS（电子商品防盗系统）标签

• 结构：仅有线圈或磁性材料，无芯片（严格来说不属于RFID）。
• 功能：
  • 通过特定频率的电磁场触发警报（如未消磁时通过安检门会鸣响）。
  • 无法存储数据，仅用于防盗。
• 注意：若标签含芯片且可读写数据（如价格、尺码），则属于无源RFID标签。

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3. 汽车电子钥匙（混合技术）

汽车钥匙的技术分为两类，需具体区分：

(1) 传统遥控钥匙（有源标签）

• 原理：
  • 钥匙内置电池，按下按钮时主动发射无线电信号（频率通常为315 MHz或433 MHz）。
  • 属于 有源标签，通信距离较远（数十米）。
• 功能：解锁/上锁车门、开启后备箱等。

(2) 无钥匙进入系统（Passive Keyless Entry, PKE）

• 原理：
  • 钥匙内置 无源RFID标签（低频LF，125 kHz）和 有源射频模块。
  • 无源部分：车辆发射低频信号唤醒钥匙，钥匙通过反向散射返回认证信号（无需电池供能）。
    • 实现车钥匙靠近就能解锁
  • 有源部分：钥匙主动发射UHF信号控制车门（需电池供电）。
    • 主动使用遥控解锁
• 特点：
  • 看似“无源”，实为混合设计，依赖电池维持部分功能。
  • 若钥匙电池耗尽，仍可通过物理接触（如将钥匙贴近车门）利用无源RFID功能应急解锁。

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总结对比

场景	标签类型	技术细节
门禁卡	无源RFID	依赖读写器供能，无电池，短距离通信。
超市商品标签	无源RFID/EAS	无电池，RFID用于数据存储，EAS仅用于防盗。
汽车电子钥匙	有源/混合设计	传统遥控钥匙为纯有源；无钥匙进入系统混合无源（认证）与有源（控制）技术。

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补充说明

• 超市RFID标签的防盗设计： 部分RFID标签会结合EAS功能，既存储商品信息，又触发防盗警报（如Decathlon的标签）。
• 汽车钥匙的电池寿命： 无钥匙进入系统的钥匙电池通常可使用2-4年，电量不足时仪表盘会提示更换。

疑问2

像超市的那种标签里面只有线圈的，只能起到防盗功能？没有消磁经过匝道时就会触发警报 RFID技术的TAG是可以被读取数据和被写入的？无源TAG里面的结构也只有线圈吗？

超市防盗标签（EAS）与RFID标签的区别

(1) EAS防盗标签（仅线圈，无芯片）

• 结构与原理：
  • 内部仅包含 线圈或磁性材料（如声磁标签中的铁氧体条），没有芯片，无法存储数据。
  • 通过线圈与防盗门（EAS天线）的电磁场共振触发警报（未消磁时）。
  • 功能单一：仅用于防盗，无法记录商品信息或更新数据。
• 消磁与激活：
  • 收银台通过强磁场或特定频率信号对标签消磁/解扣（如硬标签的机械解锁）。
  • 若未消磁，通过安检门时会因电磁场干扰触发警报。

RFID标签（含芯片与天线）

• 结构与原理：
  • 包含 芯片（存储数据） 和 天线（线圈或其他形式），无源标签依赖读写器供能。
  • 可读写数据：支持通过读写器读取或修改芯片中的信息（如商品价格、批次号）。
• 功能扩展：
  • 除防盗外，还可用于库存管理、自助结账、供应链追踪等。
  • 例如：优衣库的RFID标签同时支持防盗和库存统计。

RFID标签的数据读写能力

• 支持读写：
  • 可读可写（Read/Write Tag）：允许多次修改数据（如服装尺码、生产日期）。
  • 只读（Read-Only Tag）：出厂时固化ID，不可更改（如低成本的商品标识）。
• 读写操作：
  • 通过读写器发射的射频信号传递指令，芯片接收后执行数据擦写。
  • 例如：仓库中更新商品状态（“已出库”）。

无源RFID标签的内部结构

无源RFID标签并非“只有线圈”，其核心结构包括两部分：

(1) 芯片（IC）

• 功能：
  • 存储数据（ID、传感器信息等）。
  • 处理读写器的指令（如加密认证、数据读写）。
• 能耗：
  • 无源标签的芯片完全依赖读写器发射的电磁场能量驱动。

(2) 天线

• 形式：
  • 低频/高频（LF/HF）标签：通常采用 线圈天线（如门禁卡的环形线圈）。
  • 超高频（UHF）标签：多使用 偶极子天线（长条形，适合远距离通信）。
• 作用：
  • 接收读写器的能量并激活芯片。
  • 将芯片处理后的数据通过电磁波反向散射回读写器。

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4. 典型标签结构对比

标签类型	芯片	天线形式	功能	示例场景
EAS防盗标签	无	线圈或磁性材料	仅触发防盗警报	超市未消磁商品
无源RFID标签	有	线圈/偶极子	数据存储、读写、防盗	优衣库商品标签
有源RFID标签	有	复杂天线	主动发射信号，远距离通信	物流集装箱追踪

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5. 补充说明

(1) RFID标签的防盗增强方案

部分RFID标签会结合EAS功能：

• 双重模式标签：
  • 平时作为RFID标签存储数据，若未结账则触发EAS防盗警报（如迪卡侬的标签）。
• 软件防盗：
  • 结账时系统自动将RFID标签状态标记为“已售出”，未售出商品经过出口时触发警报。

(2) 无源标签的微型化设计

• 最新技术（如NFC标签）可将芯片和天线封装在超薄贴纸中（厚度<0.1mm），甚至嵌入纺织品。

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应用场景示例

• 超市智能结账： 顾客将购物车推过RFID读写区，系统批量读取商品信息并自动结算（无需逐个扫描）。
• 服装品牌防伪： 通过加密的RFID标签验证商品真伪，消费者用手机NFC功能即可读取生产信息。

疑问3

无源TAG标签好像可以使用读写器来读取其中的数据以及写入相关数据，但是手机的NFC功能好像具备赋值无源标签的功能，但是有一些加密的就不行，能说一下原理吗？

你提到的现象涉及 RFID/NFC 标签的数据读写机制、手机NFC的功能限制以及 加密技术的实现原理。以下详细解释：

无源标签的读写原理

(1) 基本读写流程

• 读取数据： 读写器（或手机NFC）发射射频能量 → 标签天线接收能量激活芯片 → 芯片将存储的数据通过反向散射（Backscatter）传回读写器。
• 写入数据： 读写器发送特定指令和待写入数据 → 标签芯片接收后修改存储区内容（需芯片支持可写权限）。

(2) 标签存储结构

• 普通标签（如MIFARE Ultralight）： 存储区开放，无需密钥即可读写（类似“明文存储”）。
• 加密标签（如MIFARE Classic或DESFire）： 存储区分权限控制，需通过密钥认证才能访问特定区域。

手机NFC的标签操作能力

手机NFC本质是一个 高频（13.56 MHz）RFID读写器，支持以下操作：

(1) 读取/写入非加密标签

• 示例场景：
  • 读取公交卡余额（公开数据区）。
  • 写入网址或文本到空白NFC标签（如智能海报）。
• 限制： 若标签存储区未加密，手机可直接读写（依赖APP权限，如NFC Tools）。

(2) 无法破解加密标签

• 加密标签的保护机制：
  • 认证流程：读写器需先与标签进行密钥交换（如3DES、AES算法），验证通过后才能访问数据。
  • 密钥存储：密钥通常保存在芯片安全区，无法通过无线信号直接提取。
• 手机NFC的限制：
  • 普通手机APP无法暴力破解加密算法（受计算能力和协议限制）。
  • 若不知密钥，即使复制标签的物理信号（如UID），也无法访问加密数据区。

加密标签的典型技术

(1) 对称加密（如MIFARE Classic）

• 原理： 读写器和标签使用相同的密钥进行认证（如MIFARE Classic的CRYPTO1算法）。
• 漏洞： 早期算法（如CRYPTO1）已被破解，可通过特殊设备（如Proxmark3）嗅探通信并推算密钥。
• 手机操作： 若已知密钥，可通过专业APP（如MIFARE Classic Tool）读写数据；否则无法复制完整数据。

(2) 非对称加密（如MIFARE DESFire）

• 原理： 使用公私钥对（如RSA、ECC），密钥不可逆向推导，安全性更高。
• 手机操作： 除非获得私钥授权，否则手机NFC无法读写加密数据区。

(3) 物理防护

• 防篡改设计： 部分标签（如银行卡）的芯片会检测物理破解尝试（如侧信道攻击），触发自毁机制。

为什么有些标签可被手机“复制”？

(1) 仅复制UID（伪复制）

• UID（唯一标识符）： 部分标签的UID是明文且可模拟（如某些空白NFC标签）。
• 实际效果： 手机可模拟相同UID，但若系统校验加密数据或动态密钥，模拟标签仍无法通过验证。 示例：
  • 小区门禁卡若仅校验UID，手机模拟后可开门；
  • 若门禁系统同时校验加密数据，则模拟无效。

(2) 全数据克隆（需破解密钥）

• 条件： 加密算法已被破解（如MIFARE Classic），且攻击者通过专业设备获取了密钥。
• 手机操作： 将密钥和加密数据写入可编程标签（如NTAG21x），但需依赖外部破解工具。

实际案例对比

标签类型	是否可手机复制？	原理说明
未加密门禁卡	✅ 是	直接读取UID并模拟，无需密钥。
MIFARE Classic卡	⚠️ 部分	若已知密钥或算法被破解，可克隆；否则仅能模拟UID。
银行卡（PayWave）	❌ 否	使用动态密钥和EMV协议，每次交易生成新密文，无法复制。
加密工牌（DESFire）	❌ 否	非对称加密+动态认证，手机无密钥无法克隆。

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** 如何保护标签不被非法复制？**

• 选择高安全等级标签： 如MIFARE DESFire EV2、NXP NTAG 424 DNA，支持AES加密和防中继攻击（Anti-Relay）。
• 系统端增强校验： 不依赖UID，需验证加密数据或动态令牌（如一次一密）。
• 物理绑定： 标签与物体融合（如嵌入商品内部），破坏即失效。

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总结

• 手机NFC可复制无源标签的条件： 标签未加密，或加密算法已被破解且密钥已知。
• 加密标签的安全性： 依赖算法强度、密钥管理及系统设计，普通用户无法通过手机NFC直接克隆。

疑问4

总结来讲就是电子标签上也有天线比如线圈。外面的天线则用于增强读写器的信号的。 至于软件系统则是利用读写器进行读取标签数据和写入标签数据的，相当于实现业务价值

核心总结：RFID系统的核心组成与协作

1. 硬件部分

1. 电子标签（Tag）
   • 内部结构：
     • 芯片（IC）：存储数据（如唯一ID、状态信息）。
     • 天线（线圈/偶极子）：接收读写器能量并传输数据（无源标签依赖此能量激活）。
     • 示例：门禁卡中的线圈天线、UHF标签的偶极子天线。
   • 功能：作为数据载体，被动或主动响应读写器信号。
2. 读写器（Reader）与外部天线
   • 读写器：
     • 控制射频信号的发射与接收，驱动标签通信。
     • 支持数据解析（如EPC编码）、防碰撞算法（多标签同时读取）。
   • 外部天线：
     • 增强信号覆盖范围与稳定性（如扩大读取距离、适应复杂环境）。
     • 类型选择：圆极化天线（标签方向随机） vs. 线性极化天线（定向精准）。

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2. 软件系统

软件系统是RFID的“大脑”，核心任务是将硬件采集的原始数据转化为业务价值：

1. 数据读写控制：
   • 通过读写器向标签发送指令，完成数据读取或写入（如更新库存状态）。
   • 示例：仓库入口读写器扫描托盘标签，标记为“已入库”。
2. 业务逻辑实现：
   • 基础逻辑：
     • 门禁系统：验证标签权限→触发开门/报警。
     • 零售结算：读取商品标签→生成订单→扣减库存。
   • 高级功能：
     • 数据分析：根据标签位置生成热力图（如商场客流分析）。
     • 自动化决策：库存低于阈值时自动触发补货流程。
3. 系统分层架构：
   • 中间件：
     • 数据过滤（去重、纠错）、协议转换（兼容不同读写器品牌）。
     • 示例：过滤无效标签信号，仅上传有效出入库记录。
   • 数据库：
     • 存储静态数据（标签ID关联的商品信息）和动态事件（如物流轨迹）。
   • 应用层：
     • 用户界面（如库存看板）、与外部系统集成（ERP、支付平台）。

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3. 协作流程示例：智能仓库管理

1. 硬件交互：
   • 托盘进入仓库时，固定读写器通过外部天线批量扫描标签，读取货物ID。
2. 软件处理：
   • 中间件过滤重复数据，校验标签合法性（如黑名单检测）。
   • 应用系统更新库存数据库，触发自动化分拣任务。
3. 业务输出：
   • 仓库管理员通过UI查看实时库存，系统自动生成补货工单。

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4. 关键补充

• 标签天线的设计差异：
  • 低频/高频标签多用线圈天线（短距离、高稳定性），超高频标签多用偶极子天线（长距离、低成本）。
• 外部天线的部署策略：
  • 多天线阵列：覆盖仓库出入口的多个角度，避免读取盲区。
  • 功率调节：降低功率避免串读（如密集货架场景）。
• 软件安全设计：
  • 数据加密：读写器与标签间采用AES加密，防止窃听。
  • 权限分级：限制不同角色对标签数据的访问权限（如仅允许管理员写入）。

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一句话总结

RFID系统通过标签天线与读写器天线完成能量与数据的无线交互，软件系统则在此基础之上，将原始信号转化为业务动作（如开门、结算、告警），驱动实际场景的自动化与智能化。

射频卡属于RFID系统中的电子标签吗？

射频卡（RF卡）属于RFID系统中的电子标签，它是电子标签的一种具体应用形式。

射频卡的本质

射频卡（如门禁卡、公交卡、银行卡等）是一种封装成卡片形态的电子标签，其核心功能与RFID电子标签完全一致：

• 无源设计：依赖读写器发射的电磁波获取能量（被动式标签）。
• 无线通信：通过射频信号（如低频125kHz、高频13.56MHz、超高频等）与读写器交互。
• 数据存储：芯片中存储ID、加密信息或其他数据。

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射频卡与电子标签的关系

• 包含关系：射频卡是电子标签的一种具体形态，而电子标签的形式更广泛（如贴纸、植入式标签、货物标签等）。
• 应用场景：射频卡多用于短距离身份识别（如门禁、支付），而其他形态的标签可能用于物流、仓储、动物追踪等场景。

区分其他概念

• 接触式IC卡（如SIM卡）：需物理接触读写，不属于RFID。
• NFC技术：基于高频RFID（13.56MHz），可视为RFID的子集，兼容部分射频卡。

S50射频卡（MIFARE Classic 1K）

每个扇区中的块3的存取控制权限（Access Bits）

控制块的 Access Bits（字节6～8）决定了数据块和控制块的操作权限。其通过 3字节（24位） 的二进制编码定义以下权限：

• 对数据块（块0～2）的权限：读、写、加值、减值等。
• 对控制块（块3）的权限：密码A/B的读取和修改权限。

存取控制位规则：

• 每个块（块0～3）对应 3个控制位（C1, C2, C3），共需 12位（3位×4块）。
• 剩余的 12位（3字节=24位）中，部分用于校验和兼容性（例如确保存取控制位的合法性）。
• 权限组合通过二进制逻辑表定义，自己取查表

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操作类型

对数据块和控制块的操作需通过 密钥认证（Key A或Key B）后方可执行：

1. 读（Read）：读取块内容。
2. 写（Write）：覆盖块数据。
3. 加值（Increment）：仅对数值块有效，增加存储值。
4. 减值（Decrement）：仅对数值块有效，减少存储值。
5. 传输（Transfer）：将临时寄存器中的值写入块。
6. 中止（Halt）：使卡片进入休眠状态。

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安全注意事项

1. 默认密码风险：出厂默认密码（如Key A=0xFFFFFFFFFFFF）需立即修改。
2. 权限配置错误：错误的Access Bits可能导致扇区永久锁定。
3. 独立密钥管理：每个扇区可设置独立密码（Key A/B），建议不同扇区使用不同密钥。
4. 数值块保护：若数值块未配置正确权限，可能导致数据篡改。

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典型应用场景

• 门禁系统：UID用于身份识别，数据块存储用户权限。
  • 那扇门能进，那扇门不能进
• 电子钱包：数值块存储余额，通过加/减值操作扣费。
• 数据加密：敏感信息存储在独立扇区，配合高强度密钥。

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总结

S50卡的存储结构通过 扇区-块 的层级设计实现了灵活的数据管理与权限控制。实际应用中需重点关注：

1. Access Bits的配置，避免权限漏洞；
2. 密钥的安全存储，防止未授权访问；
3. 数值块的特殊操作逻辑，确保交易一致性。

读写数据都要先验证密码A和B吗？他们的作用是什么？

在 MIFARE Classic 1K（S50） 中，密码A（Key A）和密码B（Key B）的验证逻辑及作用完全由 存取控制位（Access Bits） 的配置决定。并非所有操作都需要同时验证两个密码

密码A和密码B的核心作用

密码类型	核心作用
Key A	- 默认用于认证扇区访问权限（出厂值通常为 0xFFFFFFFFFFFF） - 可修改，但需谨慎操作避免锁定扇区
Key B	- 可选密码，提供额外的权限分层（例如区分管理员与普通用户） - 可完全禁用（通过存取控制位配置）

是否需要同时验证两个密码？

• 不需要同时验证。每次操作仅需验证 Key A 或 Key B 中的一个，具体取决于 存取控制位 的配置。
• 例外情况：若存取控制位设置为某些特殊组合（如 Key A 仅用于认证，Key B 被禁用），则只能使用 Key A。

公开读 + 加密写（如公交卡余额扣费）

• 配置：存取控制位设为 0 0 0
• 操作逻辑：
  • 读取余额：无需密码（直接读数据块）。
  • 扣费（减值）：需验证 Key B 才能执行操作。

双密码分层管理（如企业门禁系统）

• 配置：存取控制位设为 0 1 0
• 操作逻辑：
  • 普通员工：使用 Key A 验证，仅能读取数据。
  • 管理员：使用 Key B 验证，可修改权限或数据。

完全锁定（防篡改场景）

• 配置：存取控制位设为 1 1 1
• 结果：所有操作（包括读/写）均被禁止，扇区永久锁定（即使知道密码）。

RC522读写器配置思路（使用别人现成的库吧，配置有一点多）

我现在正在配置RC522读写器，我打算使用软件模拟SPI与它通信。 我已经配置好了SPI，但是不知道怎么配置RC522，没有大致的配置思路？ 我打算用来读写MIFARE Std 1k(MF1 IC S50): 国内常称：MF1 S50

对于RC522配置，我建议按以下步骤进行：

初始化流程

• 先复位RC522芯片

  • 读和写寄存器函数要先写好

• 配置发送和接收的通信协议参数

• 设置中断和超时参数

关键寄存器配置

• Mode寄存器：设置通信类型（TypeA/TypeB）
• TxMode和RxMode寄存器：配置数据传输速率
• RFCfg寄存器：设置接收增益和载波检测阈值

MIFARE Std 1k卡片特定配置

• 设置CRC校验
• 配置编码方式为Miller编码
• 配置通信速率（106 kbps）

电源和天线配置

• 配置天线驱动
• 设置适当的发射功率
• 启动RF场

其他

时钟总线上的外设复位寄存器

在很多硬件设计中，复位寄存器在触发复位之后，硬件会自动将其恢复为默认值 0，因此无需手动再写一次 0（不复位）。这种设计简化了复位操作流程，同时避免了冗余的写操作。

为什么库函数只需要“先写 0 再写 1”？

1. 触发复位后，硬件自动清零：
   • 复位信号在触发后，硬件通常会自动将复位寄存器恢复为默认状态（0），以表明复位已经结束。
   • 这意味着写 1 触发复位时，无需手动再写 0，因为硬件本身会完成复位信号的清除。
2. 复位完成后，外设状态即退出复位：
   • 复位寄存器的主要任务是产生一个复位信号，并不需要长时间保持复位状态。
   • 写 1 后复位触发，寄存器会自动清零，从而让外设退出复位，回到工作状态。
3. 硬件设计简化了用户操作：
   • 如果每次复位都需要写 1 -> 写 0，不仅增加了代码复杂性，还可能导致用户误操作（比如漏写 0）。
   • 自动清零的机制让复位逻辑对用户透明，降低了使用的复杂性。

为什么还需要写 0 再写 1？

尽管复位寄存器自动清零，但库函数仍然需要先写 0 再写 1，原因如下：

1. 清除可能的遗留状态：
   • 如果某次复位操作失败，或者某些原因导致复位位未被正确清零，直接写 1 可能会导致复位逻辑失效。
   • 通过显式先写 0，可以清除任何可能的残留复位状态。
2. 确保复位信号完整：
   • 某些硬件逻辑需要完整的 0 -> 1 的上升沿来触发复位。如果不先写 0，可能导致复位逻辑无法正常触发。

库函数开发的注意事项

事项1

• 还是先有程序思路再写代码，因为有一些库函数也没有实现，就只能手动寄存器实现。
  • 比如USART_ClearITPendingBit(USART1, USART_IT_IDLE);清除不了，没有这样的参数。
  • 需要手动实现
• 配置时有时候会跨函数，比如串口，GPIO口，串口，NVIC等，没有思路容易乱。

事项2

• 串口通信时GPIO配置复用功能时，要在GPIO基本设置的前面，外设总线时钟使能的后面，否则会偷发一个数据

库函数的通用配置思路

比如定时器的延迟函数

void tim5Delay_Ms(u16 ms)
{
    // 使能TIM5的时钟
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM5, ENABLE);
    
    // 禁用定时器以进行配置
    TIM_Cmd(TIM5, DISABLE);
    
    // 配置TIM6的预分频器和自动重载值
    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure = {0};
    //默认一个结构体配置
    TIM_TimeBaseStructInit(&TIM_TimeBaseStructure);
    
    //只需要配置需要的参数，其他就用默认的
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 8400 - 1;
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = ms * 10 - 1;
    // 选择向上计数模式
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
    //这里面也会产生一个更新事件，不用再写一个更新事件。
    TIM_TimeBaseInit(TIM5, &TIM_TimeBaseStructure);
    
    
    // 清除更新标志位
    TIM_ClearFlag(TIM5, TIM_FLAG_Update);
    
    // 使能定时器
    TIM_Cmd(TIM5, ENABLE);
    
    // 等待更新事件完成
    while(!TIM_GetFlagStatus(TIM5, TIM_FLAG_Update));
    
    // 可选：清除更新标志位
    TIM_ClearFlag(TIM5, TIM_FLAG_Update);
    // 禁用定时器以进行配置，关闭定时器或者设置单次计数模式
    TIM_Cmd(TIM5, DISABLE);
}

先整理好配置思路，按照思路调用对应函数即可。不相关参数，可以不赋值（结构体），也可以通过先默认初始化配置结构体，再根据需求修改特定参数的配置思路，可以使代码更简洁、易读，并减少配置错误的风险。这种方法适用于所有外设的配置，推荐在开发过程中广泛使用。

是否可以使用“|”一起配置？

建议都分开写避免错误，但是分开写时必须保证每配置一个都是被赋值到寄存器中的，不然会被覆盖。

GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct); // 只配置Pin7

指纹模块函数封装

GPIO口初始化
usart6串口初始化
接收中断配置
串口发送一个指令函数
解析收到的数据包函数