因緣際會下，有人來問我在Raspberry Pi上操作其他硬體的問題，剛好很久沒碰硬體就幫忙寫了lib，並包裝成套件

這個套件是Ruby Gem，名字叫做MFRC522，是設計在Raspberry Pi上面操作MFRC522晶片的lib

程式碼可以在github上找到：https://github.com/atitan/MFRC522_Ruby

專有名詞

在開始介紹細節之前先解釋一些常見的專有名詞

• PICC(Proximity Integrated Circuit Card)：非接觸積體電路卡片，就是RFID卡片
• PCD(Proximity Coupling Device)：非接觸耦合裝置，RFID讀卡機的意思

技術細節

MFRC522使用ISO 14443 type A作為基礎，這個標準分為4個層級的文件，1是硬體規格、2是無線電波能量和傳訊介面、3是初始化與衝突避免、4是傳輸協定

1和2都已經由MFRC522製造商實作完成，只需要處理3和4即可

首先介紹一下架構

MFRC522這個class負責處理與硬體模組之間的溝通，以及卡片標準的第三級(初始化與衝突避免)

再來介紹卡片生命週期的一些細節

卡片在進入感應區後通電，會進行power-on reset，並進入idle state

首先透過REQA或WUPA指令將卡片轉成ready state，這兩個指令的差別在WUPA可以將卡片從halt state喚醒，而REQA不行

在ready state下，進行卡片UID的詢問，卡片收到請求會回傳UID

若這個時候有多張卡片在感應區內，PCD會收到不齊全的UID，這不要緊，繼續將收到一半的UID放進請求裡然後再送一遍

感應區內的卡片都會收到這個請求，而UID開頭與我們送出資料相符的那張卡片會繼續回復剩下的UID，重複這兩個步驟就能得到完整的UID

有了完整的UID後，還要再進行一次請求並附上完整的UID，與UID完全符合的那張卡片會進行確認的回應

此時檢查是否還有下一層UID(有1~3層)，若有就要重複上面的步驟去取得剩下的UID

進行初始化與衝突避免之後，卡片會進入active state，此時就可以跟卡片進行通訊

Mifare Classic和Ultralight使用Mifare私有協定進行傳輸，因此只需建構在第三級標準上即可

而Mifare DESFire或Plus SL3在衝突避免後會辨識為ISO標準卡片，必須實作第四級的傳輸協定才能溝通

在OSI模型下，ISO第三級算是硬體層，而第四級是資料鏈結層

Mifare私有協定與ISO傳輸協定最大的差別在錯誤處理，Mifare協定會丟個NAK回來並將卡片重設成idle state。而ISO協定因為僅處理傳輸上的錯誤，因此卡片必須透過資料傳輸在軟體層做錯誤訊息回報

在傳輸逾時的部份，Mifare協定在卡片datasheet中定義各種操作所需的時間長度。ISO協定則是在傳輸前會進行交涉，卡片會表明他預設的時間為多少。要是在某些操作中發生時間不夠用的狀況，卡片可以透過特殊的訊框向PCD請求延長時限

此外，ISO協定還支援資料切割，當傳輸的資料超過任一方的buffer size而無法一次接收時，可以將資料切割後傳輸。若有資料遺失的情形，也可透過NAK的方式要求對方重傳。

在操作結束之後，可利用HLTA指令讓卡片進入halt state，此時卡片只會對WUPA指令有反應，收到後會進入ready state