CH585  NFC示例解析说明    ...... 矜辰所致

预告一下，NFC 部分文章，我们至少会有《NFC 基础知识汇总》 （上一篇）、《CH585 NFC 示例说明》本文、《NFC 卡片数据解析》下一篇、还有最关键的《NFC 硬件设计调试指南》 这些文章，大家敬请期待 (●'◡'●) ！

前言

上一篇文章，我们了解了一下 NFC 基础知识，那么本文我们来看一下 CH585 上 NFC 的使用，我们通过官方的给的 NFC 例程来学习 。

本文我们来了解一下官方 NFC 示例框架。

相关博文：NFC 基础知识汇总

我是矜辰所致，全网同名，尽量用心写好每一系列文章，不浮夸，不将就，认真对待学知识的我们，矜辰所致，金石为开！

📑 本文目录前言一、📡 EVT 例程框架├─ 1.1 读卡器模式├─ 1.2 卡模式└─ 1.3 关于低功耗检卡二、🔧 代码解析（M1 读卡器）├─ 2.1 整体流程└─ 2.2 NFC 通信流程　├─ 2.2.1 发送 REQA 命令获取 ATQA　├─ 2.2.2 防碰撞　├─ 2.2.3 Select 获取 SAK　├─ 2.2.4 Crypto1 双向认证　├─ 2.2.5 读 / 写数据块　└─ 2.2.6 休眠三、⚙️ 其他示例说明├─ 3.1 NTAG21x 示例├─ 3.2 PCD_SOFT 示例└─ 3.3 PICC 示例　├─ 3.3.1 模拟 M1 卡　└─ 3.3.2 模拟 Type 2 标签结语

一、 EVT 例程框架

在官方 EVT 中，NFC 的示例都在一个 NFCA 文件夹下面，而且在目录文本文档 CH585_List 种有示例说明，如下图：

对于了解 NFC 的小伙伴来说，这个目录应该是很清晰了，如果不太清楚的可以查看博主的上一篇文章 NFC 基础知识汇总 。

1.1 读卡器模式

读卡器模式提供了 对 M1 卡片 和 NTAG21x 卡片的读取， 而且提供了硬件解码和软件解码两种方式 。

卡片说明：

M1 卡是目前国内使用最广泛的 NFC 卡，价格低廉（国产兼容芯片几毛钱一张），门禁卡、公交卡、校园卡大多都是 M1。虽然 M1 卡使用 NXP 私有的 Crypto1 加密算法，但该算法早年已被学术界完全破解，加上国产兼容芯片的普及，使得国内 M1 卡生态最为成熟。

NTAG21x 卡是 NFC Forum Type 2 标签标准的代表性产品，支持标准 NDEF 数据格式，手机碰一下就能直接识别，属于国际标准、全球通用。它特别适合 BLE+NFC 联动场景，比如手机碰一碰读 URL、电子名片、蓝牙快速配对。

CH585 目前的 SDK 只支持这两种卡，是因为它们都不需要 ISO 14443-4 (T=CL) 传输层。M1 走 Crypto1 私有认证，NTAG21x 走 Type 2 标签直读协议，都在 ISO 14443-3A 层之上直接工作。需要 T=CL 的卡（如 CPU 卡、DESFire、Type 4 标签），硬件解码不支持，需用软件解码自行实现 T=CL 状态机。

软解码&硬解码说明：

软件解码的本质是：接收侧用 Timer0 定时采样 + 软件解码算法，代替了 NFC 硬件控制器的接收解码单元。发送侧仍然使用 NFC 硬件调制器。

软件解码所有上层协议逻辑（帧格式、CRC、T=CL 等）都在软件里实现，因此灵活性更高——比如它可以读取硬件解码无法识别的 CPU 卡。

软件解码灵活性的代价：软件解码需要占用更大的 RAM （示例中硬件解码数据缓冲区 64字节，软件解码 8K，8192字节），并且还需要额外占用一个定时器，CPU 负担加重，程序开发复杂度也更高。

1.2 卡模式

卡模式（PICC）即 CH585 主动模拟成一张 NFC 卡，被外部读卡器（或手机）读取。

CH585 提供两种卡模拟：PICC_M1（模拟 M1 卡）和 PICC_T2T（模拟 Type 2 标签）。

两种卡模式对比

模拟 Type2 卡说明

有些小伙伴可能会有疑问，我们之前学过 NTAG 213/215/216 和 MIFARE Ultralight（EV1 / C） 都是 Type 2 类型的卡，那PICC_T2T 示例是模仿的哪一种卡呢？

核心要明白：Type 2 是协议规范，不是某一款卡：

Type 2 NFC Forum 定义的一套通信协议和数据格式规范NTAG 213/215/216 NXP 按这个规范造的具体硬件产品，不同型号就是容量不同MIFARE Ultralight 也是按同一个规范造的产品

CH585 实现的是 Type 2 的协议行为：按 Type 2 规范响应读写命令，对外提供 NDEF 数据，内存大小由代码配置，手机去读取得到的是一张支持 NDEF 的 Type 2 标签（手机拿到 SAK=0x00 + ATQA=0x0044，就判定"这是 Type 2 标签"，然后去读 CC 和 NDEF）。

至于是 NTAG 还是 Ultralight，取决于代码里配多大的内存映射、放什么 NDEF 内容。

理论参考表格如下：

仅供参考，具体实现有待验证其中 PAGES_NUM 为宏定义 WCH_NFCA_PICC_T2T_PAGES_NUM ，在示例工程 wch_nfca_picc_t2t.h 头文件中cc[2] 为卡片初始化，在示例工程wch_nfca_picc_t2t.c 文件中 g_nfca_picc_t2t_data.cc[2] 变量赋值

1.3 关于低功耗检卡

参考 EVT 里 NFCA 文件夹中 《CH585 NFC读卡器应用指南》说明:

低功耗检卡分为常规低功耗检卡和超低功耗检卡，常规低功耗检卡比超低功耗检卡功耗高，兼容性高。

常规低功耗检卡

常规低功耗检卡通过周期性的启动发送WUPA 命令来检测是否有卡片回复的方式实现低功耗检卡。

该方式分为如下4 个步骤：

1. 1. 打开13.56M 信号发送；
2. 2. 发送100us 左右后（以便于卡片获取能量可以正常工作），开始发送 WUPA 命令；
3. 3. 发送完 WUPA 命令后，等待卡片回复（协议规定时间约为 92us）。
4. 4. 如有回复，则进行后续操作，如果无回复，则关闭天线退出检卡。

常规低功耗检卡需要工作一段时间才可以判断有卡无卡 。

超低功耗检卡

在一些使用对功耗要求极高的场合，可以使用超低功耗建卡，但是它的注意事项比较多，也有一些严格的条件控制。

步骤如下：

1. 1. 打开13.56M 信号发送；
2. 2. 检测NFC 内部ADC 的值；
3. 3. 通过阈值变化等判断来进行有卡无卡的检测，如果有卡则进行后续通讯，无卡则关闭天线。

对于超低功耗检卡，必须要注意的事项：

• • 该方式一般与蓝牙睡眠同步使用，需要注意的是，在蓝牙例程中，使能HAL_SLEEP 后，初始化时不可将蓝牙代码中的关于NFC 的4 个引脚默认上拉，否则会影响超低功耗检卡的基线校准。
• • 当与触摸一起使用时，需要注意在寄存器R8_TKEY_CFG 的 RB_TKEY_PWR_ON 位使能期间，R8_ADC_CHANNEL 不可以为 NFC 的检测通道，否则会将影响 NFC 检卡，需要一段时间才能恢复。
• • 超低功耗检卡，在无卡时，分压电阻需要调整到NFCI 的峰峰值为2.9V 左右为佳。
• • 该方式必须将天线匹配到13.56M 附件且回波损耗越大越好，不然天线信号的变化不明显，不能有效的检测到卡片靠近。

二、代码解析（M1 读卡器）

这里我们使用 MifareClassic 读取 M1 示例来说明

示例工程中，头文件    wch_nfca_mifare_classic.h     定义了 M1 卡的完整 API。

2.1 整体流程

工程整体流程：

1. 1. pcd 读卡器初始化 nfca_pcd_init：配置对应的 GPIO 引脚；分配内存缓冲区给 NFC 库；根据配置 初始化 pcd_lib 。
2. 2. 低功耗检卡校准 nfca_pcd_lpcd_calibration ：这个校准函数就是在无卡状态下测一个基线。天线在弱射频场下，ADC 采样天线信号幅度，作为无卡时的基线值。后续每次 nfca_pcd_lpcd_check() 时，采一次 ADC 和基线比，差得够多就说明有卡靠近了。检测到有卡才启动完整射频场做 REQA/防碰撞，以此来达到低功耗检卡的目的。

必须在无卡时候进行校准。工程应用中，每次开机，或者定期，或者出厂时候校准。

1. 3. 进入循环检卡/通讯流程。开启 pcd 读卡器功能 nfca_pcd_ctr_on，射频场打开后会持续发射 13.56MHz 载波。

做 NFCI 引脚上的电压峰峰值测量的时候，在这个语句后面加一个 while(1) 死循环。进入通讯流程（流程我们下面再单独详细解释）；停止 pcd 读卡器功能 nfca_pcd_stop。

2.2 NFC 通信流程

我们之前理论学习过 NFC (ISO14443-A) 完整通信流程，现在我们可以通过示例代码去对照一下这个流程，就是上面的第三步 循环检卡/通讯流程，也就是示例中函数 nfca_pcd_test 里面 while(1) 循环实现的部分。

经过前面必要的 nfca_pcd_start() 和可选的低功耗检卡，如果发现了卡片，就进入我们的 NFC 通信流程：

2.2.1 发送 REQA 命令获取 ATQA

语句 res = PcdRequest(PICC_REQALL);

//PcdRequest 函数里面g_nfca_pcd_send_buf[0] = req_code;      // 0x52 (REQALL) 或 0x26 (REQIDL)nfca_pcd_communicate(7, NORMAL, 0);      // 只发7个bit!

根据返回结果的不同走不同的 if 分支 。

0x0004 → S50（1KB，16扇区×4块）→ 用 PcdAuthState + PcdRead0x0002 → S70（4KB，40扇区）→ 同样流程，但扇区遍历不同0x0044 → Ultralight/NTAG（Type 2 标签）→ 跳过认证，直接读取，示例只演示读取卡号

2.2.2 防碰撞

语句res = PcdAnticoll(PICC_ANTICOLL1);

每个分支里面都会有，防碰撞是必须的流程。

//PcdAnticoll 函数里面send[0] = cmd;      // 0x93 (ANTICOLL1)send[1] = 0x20;     // NVB = 0x20 表示"防碰撞开始，请给我完整UID"nfca_pcd_communicate(16, NORMAL, 0);   // 16 bit = 2字节

发送 2 字节命令，接收卡片 UID 。

2.2.3 Select 获取SAK

根据 UID 选择卡片，获取卡片的 SAK。

语句 res = PcdSelect(PICC_ANTICOLL1, picc_uid);

//PcdSelect 函数里面send[0] = 0x93;     // SELECT CL1send[1] = 0x70;     // NVB = 0x70 表示"防碰撞结束，选中这张卡"send[2..5] = UID;    // 4字节UIDsend[6] = BCC;       // 校验ISO14443AAppendCRCA(send, 7);  // 追加2字节CRC-A → 共9字节nfca_pcd_communicate(9*8, NORMAL, 0);  // 72 bit

接收 3*9=27 bit（SAK + 2字节CRC）。

2.2.4 Crypto1 双向认证

语句 res = PcdAuthState(PICC_AUTHENT1A, 0, default_key, picc_uid);

首先，读卡器发送认证请求：

// PcdAuthState 函数里面send[0] = auth_mode;   // 0x60=KeyA, 0x61=KeyBsend[1] = addr;         // 块地址ISO14443AAppendCRCA(send, 2);  // +CRC = 4字节// 此时 is_encrypted=0，所以用普通奇校验nfca_pcd_communicate(4*8, NORMAL, 0);  // 发送4字节// 接收4字节 = 卡的随机数挑战(tag_challenge)

然后计算密钥流：

// PcdAuthState 函数里面nfca_pcd_crypto1_setup(    &g_m1_crypto1_cipher,     // Crypto1状态机    pKey,                      // 6字节密钥    pUid,                      // 4字节UID    tag_clg,                   // 卡的挑战(4字节)    tag_clg_parity,    nfca_pcd_rand(),           // 读卡器随机数    reader_clg,                // → 生成8字节读卡器挑战    reader_clg_parity,    tag_rsp,                   // → 预期卡响应(4字节)    tag_rsp_parity);

最后验证：

// PcdAuthState 函数里面nfca_pcd_communicate(8*8, NORMAL, 0);  // 发送8字节加密挑战// 接收4字节加密响应if (tag_rsp[0..3] == recv_buf[0..3]   // 逐字节比对    && tag_rsp_parity[0..3] == parity[0..3]){    g_m1_crypto1_cipher.is_encrypted = 1;  // 认证成功！此后全部加密}

后续所有 PcdRead/PcdWrite 都会先调用 nfca_crypto1_encrypt 加密发送数据，再调用 nfca_crypto1_decrypt 解密接收数据。

2.2.5 读/写数据块

读写数据块都是加密的，示例中只展示了读取。

语句 res = PcdRead(i);

//PcdRead 函数中send[0] = 0x30;        // PICC_READsend[1] = addr;         // 块号ISO14443AAppendCRCA(send, 2);  // +CRC = 4字节nfca_crypto1_encrypt(&cipher, send, send, parity, 4*8);  // ← 加密!nfca_pcd_communicate(4*8, NORMAL, 0);// 接收 18*9=162 bit (16字节数据 + 2字节CRC + 各校验位)nfca_crypto1_decrypt(&cipher, recv, recv, parity, 18*8);  // ← 解密!

2.2.6 休眠

语句 PcdHalt() ：

// PcdHalt 函数中send[0] = 0x50;  send[1] = 0x00;send[2] = 0x57;  send[3] = 0xcd;  // 固定CRCnfca_pcd_communicate(4*8, NORMAL, 0);// 不等待响应

整个流程示意图如下：

针对上图的说明：步骤 0-6（明文）：走 ISO 14443-3A 标准，所有卡片通用 — 库函数 + 开源 ISO14443-3A.c 实现步骤 7（分界线）：Crypto1 认证成功 → is_encrypted = 1 → 此后所有数据经 Crypto1 流密码加解密步骤 8-9（加密）：走 M1 私有应用层 — 只有 M1 卡需要认证，NTAG21x 在步骤 6 后直接跳到页式读写（无步骤7）NTAG21x 路径：步骤1→2→3→4(两级)→5→6 → 直读页数据（跳过步骤7认证）→ 9

三、其他示例说明

只要完全了解了上面的流程，其他的卡片基本框架上都是一致的，我们都简单说明一下。

3.1 NTAG21x 示例

与 M1 卡读取不同的地方有

• • NTAG21x 卡片式 7bit UID，需要经过 2 级防碰撞。
• • 不需要经过 Crypto1 认证，可以直接读取卡片数据

main()├── nfca_pcd_init()                    // 初始化硬件├── nfca_pcd_lpcd_calibration()        // LPCD 基线校准└── nfca_pcd_test()                    // 主测试循环    └── while(1)        ├── nfca_pcd_start()           // 开射频场        ├── nfca_pcd_lpcd_check()      // 低功耗检卡        │   ├── 返回0 → "NO CARD" → 跳过        │   └── 非0 → "CARD DETECT"        ├── mDelaymS(5)               // 等卡稳定        ├── nfca_pcd_ctr_handle()      // PA7分压切换(可选)        │        ├── PcdRequest(PICC_REQALL)   // 步骤1: REQA        │   └── 判断 res == 0x0044?     // 不是Type2就跳过        │        ├── PcdAnticoll(CL1)          // 步骤2: 一级防碰撞        │   └── 检查 buf[0]==0x88?     // 级联标记        │       └── 取 UID[0:2]        │        ├── PcdSelect(CL1)            // 步骤3: 一级选中        │        ├── PcdAnticoll(CL2)          // 步骤4: 二级防碰撞        │   └── 取 UID[3:6]        │        ├── PcdSelect(CL2)            // 步骤5: 二级选中        │   └── 打印 SAK        │        ├── PcdNTAG21xGetVersion()     // 步骤6: 获取版本        │   └── 判断 storage_size → NTAG213/215/216/UNKNOWN        │        ├── PcdNTAG21xReadSIG()        // 步骤7: 读原厂签名(32B)        ├── PcdNTAG21xRead(0)          // 步骤8: 读PAGE 0-3 (16B)        ├── PcdNTAG21xFastRead(4,35)   // 步骤9: 快速读PAGE 4-35 (128B)        ├── PcdNTAG21xReadCNT()        // 步骤10: 读计数器        └── PcdHalt()                  // 步骤11: 休眠

3.2 PCD_SOFT 示例

软件解码和硬件解码，对于应用层来说，可以说流程完全一致。

只是对于部分函数替换成了 软件解码所需要的函数，带_soft 名称，但是这个库也是官方写好的，这里也没有什么需要过多说明，如果式想深入了解的同学可以自行研究软件的实现。

3.3 PICC 示例

模拟卡的整体框架也就是：

1. 1. 初始化（硬件，库，卡片内容，注册回调函数 ） ；
2. 2. 进入死循环等待读卡器来读取 ；
3. 3. 通过中断回调函数进行逻辑交互处理 。

3.3.1 模拟 M1 卡

示例也简单给个流程图：

main()├── nfca_picc_init()                    // 初始化PICC硬件├── nfca_picc_m1_enable(uid)            // 注册M1回调 + 初始化内存│   ├── UID = {0x12, 0x34, 0x56, 0x78}│   ├── BCC = 0x12^0x34^0x56^0x78 = 0x78│   ├── SAK = 0x08, ATQA = {0x04, 0x00}│   └── 64块全部初始化：│       ├── 数据块(0,1,2,4,5,6...): 全0│       └── 尾块(3,7,11...): FF×6 + 07 80 69 + FF×6├── nfca_picc_start()                   // 启动(Timer0接收 + Timer3发送 + DMA)└── while(1)                            // 等读卡器来读

如果有读卡器靠近，会进入回调函数 nfca_picc_m1_data_handler 处理：

3.3.2 模拟 Type 2 标签

模拟 Type 2 标签也差不多类似：

main()├── nfca_picc_init()├── nfca_picc_t2t_enable(uid)           // 注册T2T回调 + 初始化内存│   ├── UID = {0x00, 0xae, 0x38, 0xe2, 0xb5, 0x4c, 0x80}  (7字节)│   ├── CL1: CT(0x88) + UID[0:2] + BCC0│   ├── CL2: UID[3:6] + BCC1│   ├── ATQA = {0x44, 0x00}│   ├── Internal = 0x48 (EV1标识)│   ├── Lock = {0x00, 0x00}│   ├── CC = {0xE1, 0x10, 0x3E, 0x00}   // 声明504字节(像NTAG215)│   ├── Page 4 = {0x03, 0x00, 0xFE, 0x00} // 空NDEF│   └── 总共135页(可配置)├── nfca_picc_start()└── while(1)

回调函数 nfca_picc_t2t_data_handler 处理：

结语

本文我们介绍了一下 NFC 的示例框架，通过 CH585 NFC 的示例再次巩固复习了一遍完整的通信流程 。

对于 CH585 NFC 的应用，本文加上上一篇《NFC 基础知识汇总》 已经足够带你入门，但是 NFC 真正应用的难点在于 NFC 电路的设计：天线滤波电路、匹配网络、天线设计、接收电路设计，对于这部分，官方在 NFCA 例程目录下还单独给出了《CH585 NFC读卡器应用指南》文档说明，博主后面也会重点的来带大家走一遍这部分流程，这部分需要好好准备一下。

当然在此之前，我们还有一篇文章带大家学习一下常用 NFC 卡片的数据格式。

好了，本文就到这里。谢谢大家！

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