【PN532与NFC标签交互全教程】：读写操作，一文通


参考资源链接：[PN532固件V1.6详细教程：集成NFC通信模块指南](https://wenku.csdn.net/doc/6412b4cabe7fbd1778d40d3d?spm=1055.2635.3001.10343)
# 1. NFC技术基础与PN532概述

## 1.1 NFC技术简介
近场通信（NFC）是一种短距离的高频无线通信技术，允许设备在几厘米内进行数据交换。NFC支持多种工作模式，包括读卡器模式、卡模拟模式和点对点通信模式。该技术被广泛应用于移动支付、门禁系统、数据交换等场景。

## 1.2 PN532芯片概述
PN532是NXP半导体推出的一款集成度很高的NFC控制器，支持多种NFC协议和ISO/IEC 14443A/B和ISO/IEC 18092标准。它广泛用于读取和写入NFC标签，并且经常与Arduino、Raspberry Pi等开发板配合使用。

## 1.3 NFC与PN532的关系
PN532是实现NFC功能的关键组件，它能够处理NFC信号并将其转换为可理解的数据格式。开发者使用PN532模块可以轻易地在各种平台上集成NFC功能，使得产品能够与其他NFC设备或标签交互。

通过本章，我们将搭建起NFC与PN532的基础知识架构，为后续章节中关于NFC标签的读写操作、高级交互技术以及故障排除等话题打下坚实的基础。

# 2. PN532模块的硬件连接与配置

## 2.1 硬件连接基础

在开始使用PN532模块之前，了解其硬件连接的基础知识是至关重要的。PN532模块通常通过I2C或SPI接口与微控制器（如Arduino、Raspberry Pi等）进行连接。选择正确的接口和连接方式将直接影响模块的性能和稳定性。

### 2.1.1 接口选择标准

- **I2C接口**：I2C接口使用两条线（SCL和SDA）进行通信，适用于连接多个设备，且布线较为简单。但其通信速度比SPI慢，适用于不需要高速数据传输的场景。
- **SPI接口**：SPI接口使用四条线（SCK、MOSI、MISO和CS），提供更快的通信速度，适合于对速度有较高要求的应用。但其布线相对复杂，且同一时刻只能连接一个主设备。

### 2.1.2 连接步骤

1. **确定连接方式**：根据项目需求和设备兼容性，选择I2C或SPI接口。
2. **连接电源线和地线**：将PN532模块的GND引脚连接到微控制器的GND，将VCC引脚连接到3.3V电源。
3. **连接数据线**：
- 对于I2C接口：连接SDA到微控制器的SDA引脚，连接SCL到SCL引脚。
- 对于SPI接口：连接SCK到微控制器的SCK引脚，MOSI到MOSI引脚，MISO到MISO引脚，CS到微控制器的一个GPIO引脚用于片选。

### 2.1.3 硬件连接示例代码

以下是一个简单的示例，展示如何使用Arduino与PN532模块通过I2C接口进行连接：

#include <Wire.h>
#include <Adafruit_PN532.h>

// 如果使用I2C连接方式，指定PN532模块的SDA和SCL引脚
#define SDA_PIN 2
#define SCL_PIN 3
Adafruit_PN532 nfc(SDA_PIN, SCL_PIN);

void setup(void) {
  Serial.begin(115200);
  Serial.println("Hello! This is NFC Test.");

  nfc.begin();

  uint32_t versiondata = nfc.getFirmwareVersion();
  if (!versiondata) {
    Serial.print("Didn't find PN53x board");
    while (1); // halt
  }

  // 配置PN532为读卡器模式
  nfc.SAMConfig();
  Serial.println("Waiting for an NFC card...");
}

void loop(void) {
  uint8_t success;
  uint8_t uid[] = { 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 };  // Buffer to store the returned UID
  uint8_t uidLength;                        // Length of the UID (4 or 7 bytes depending on ISO14443A card type)
  // 等待NFC卡片进入读取范围
  success = nfc.readPassiveTargetID(PN532_MIFARE_ISO14443A, uid, &uidLength);

  if (success) {
    // 显示卡的UID
    Serial.println("Found an NFC card!");
    Serial.print("UID Length: ");Serial.print(uidLength, DEC);Serial.println(" bytes");
    Serial.print("UID Value: ");
    for (uint8_t i=0; i < uidLength; i++) {
      Serial.print(" 0x");Serial.print(uid[i], HEX);
    }
    Serial.println("");

    // 等待卡片移出范围
    delay(1000);
  }
}

此代码通过I2C与PN532模块通信，初始化模块，进入读卡器模式，并在检测到NFC卡片时读取并显示卡片的UID。

## 2.2 配置PN532模块

### 2.2.1 配置选项

PN532模块有多种配置选项，可以通过软件设置以适应不同的使用场景。这些选项包括但不限于：

- **通信速度**：根据I2C或SPI接口的速度进行配置。
- **RF场强度**：调整PN532的射频场以适应不同距离的标签读取。
- **超时设置**：设置模块在没有检测到卡片时的等待时间。

### 2.2.2 软件配置

软件配置通常通过发送特定的命令序列到PN532模块来完成。例如，可以使用以下函数来配置RF场强度：

void setRfConfiguration(uint8_t param1, uint8_t param2, uint8_t param3, uint8_t param4, uint8_t param5, uint8_t param6) {
  nfc.PN532_SAMConfig(param1, param2, param3, param4, param5, param6);
}

### 2.2.3 硬件配置

除了软件配置外，某些PN532模块还允许通过硬件跳线来进行配置。例如，某些模块可能有专门的引脚用于设置通信速度，此时需要查阅模块的数据手册进行相应配置。

### 2.2.4 配置检查

配置完成后，应通过读取PN532模块的状态寄存器或发送查询命令来验证配置是否成功。

void checkConfiguration() {
  uint8_t status = nfc.readRegister(PN532_REG_STATUS1);
  // 根据PN532模块手册解释状态字节的每一位，检查配置是否成功
}

通过上述步骤，可以确保PN532模块在使用前已经被正确地配置和连接。下一章节将介绍如何使用PN532模块读取NFC标签信息。

# 3. 使用PN532读取NFC标签信息

## 3.1 基本读取操作

### 3.1.1 初始化PN532模块

在开始读取NFC标签之前，我们需要初始化PN532模块。这一过程涉及到与PN532模块建立通信连接，并设置好基本的通信参数，如波特率、主机接口类型等。初始化代码如下所示：

#include <Wire.h>
#include <Adafruit_PN532.h>

#define SDA_PIN 2
#define SCL_PIN 3

Adafruit_PN532 nfc(SDA_PIN, SCL_PIN);

void setup(void) {
  Serial.begin(115200);
  Serial.println("Hello! This is NFC Shield Test!");

  nfc.begin();

  uint32_t versiondata = nfc.getFirmwareVersion();
  if (!versiondata) {
    Serial.print("Didn't find PN53x board");
    while (1); // halt
  }

  // Got ok data, print it out!
  Serial.print("Found chip PN5"); Serial.println((versiondata>>24) & 0xFF, HEX); 
  Serial.print("Firmware ver. "); Serial.print((versiondata>>16) & 0xFF, DEC); 
  Serial.print('.'); Serial.println((versiondata>>8) & 0xFF, DEC);

  // configure board to read RFID tags
  nfc.SAMConfig();
  Serial.println("Waiting for an NFC card...");
}

在上面的初始化代码中，首先包含了必要的库文件，并定义了SDA和SCL引脚，这些通常连接到Arduino板或其他微控制器的对应引脚。`Adafruit_PN532`对象创建了一个与模块通信的实例。在`setup`函数中，我们启动串行通信，并尝试连接到PN532模块。若连接成功，将打印出模块的类型和固件版本信息，然后配置SAM（Secure Access Module）以读取NFC标签。

### 3.1.2 探测NFC标签

一旦模块被初始化，我们可以开始探测NFC标签。下面是探测NFC标签的代码段：

void loop(void) {
  uint8_t success;
  uint8_t uid[] = { 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 };  // Buffer to store the returned UID
  uint8_t uidLength;                          // Length of the UID (4 or 7 bytes depending on ISO14443A card type)
  // Wait for an NFC card to approach the reader
  success = nfc.readPassiveTargetID(PN532_MIFARE_ISO14443A, uid, &uidLength);
  if (success) {
    // Display some basic information about the card
    Serial.println("Found an NFC card!");
    Serial.print("UID Length: ");Serial.print(uidLength, DEC);Serial.println(" bytes");
    Serial.print("UID Value: ");
    for (uint8_t i=0; i < uidLength; i++) {
      Serial.print(" 0x");Serial.print(uid[i], HEX);
    }
    Serial.println("");

    // Wait 1 second before continuing
    delay(1000);
  }
}

在这段代码中，我们使用`nfc.readPassiveTargetID`函数来检测接近的NFC标签。函数将返回一个布尔值，指示是否成功检测到标签。如果成功，它还会返回标签的UID和UID的长度。这个信息随后会被打印出来，以便我们可以看到标签的相关信息。我们使用延时来等待下一次的标签检测。

## 3.2 读取标签数据

### 3.2.1 读取标签类型和数据容量

NFC标签包含多种类型，不同类型的标签有不同的存储容量和数据格式。PN532模块支持读取多种标签类型，下面是代码示例：

void readCardTypeAndCapacity() {
  // Assuming we have already detected a card and have its UID
  // Now, let's detect its type and capacity
  // Use the 'nfc.inListPassiveTarget' function to read more information about the card
  uint8_t success;
  uint8_t uid[] = { 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 };
  uint8_t uidLength = 0;
  uint8_t packetBuffer[255];
  uint16_t packetLength;
  success = nfc.inListPassiveTarget(packetBuffer, &packetLength);

  if (success) {
    // Parse packetBuffer to determine card type and capacity
    // This will involve checking the ATQA response and other data
    // This part of the code would need to handle various ISO/IEC 14443-4 card types
    Serial.println("Card detected:");
    // Code logic goes here
  }
}

该函数中，我们使用`nfc.inListPassiveTarget`来获取更多关于NFC标签的信息。它返回的信息存放在`packetBuffer`中，我们通过解析这个缓冲区内的数据，可以判断NFC标签的类型和数据容量。

### 3.2.2 解析不同NFC标签格式

解析不同格式的NFC标签需要根据标签的类型来决定如何读取数据。下面的代码是一个简单的框架，用于处理不同标签类型的数据：

void parseNfcTag(uint8_t *tagData, uint8_t tagLength) {
  // Han