【Arduino 進階教學】RFID-RC522 模組刷卡實作：SPI 接線、MFRC522 程式庫與卡片 UID 解析

在智慧居家、感應門禁與考勤打卡系統中，RFID（Radio Frequency Identification，無線射頻識別） 是應用最廣泛的無線通訊技術之一。

RC522 是基於 NXP 晶片開發的 13.56MHz 高頻 RFID 讀寫模組，具備低成本、高靈敏度與低功耗的優勢。本篇文章將手把手帶你了解 RFID 的工作原理，並教你如何使用 Arduino 搭配 SPI 介面讀取 RFID 卡片的獨一無二識別碼（UID）與記憶體資料！

什麼是 RFID-RC522 模組？

RFID-RC522 是一款專門用於 13.56MHz 無線通訊的感應讀卡模組，支援 ISO/IEC 14443A 協定（如常見的 Mifare1 S50、Mifare1 S70、Mifare UltraLight 等感應卡與白卡）。

RFID-RC522 核心規格與特點：

1. 工作頻率： 13.56 MHz 高頻段。

2. 通訊介面： 支援 SPI（預設且最常用）、I2C 與 UART 通訊。

3. 工作電壓： 3.3V（注意：VCC 切勿連接至 5V！）。

4. 感應距離： 約 0 ~ 5 cm（視天線尺寸與卡片品質而定）。

5. 雙向無源感應： 感應卡（Tag）內部無需電池，當進入 RC522 的電磁場時，會透過感應線圈獲得微弱電能並回傳資料。

RFID 卡片內部構造與 UID 概念

市面上最常見的 Mifare S50 白卡與藍色鑰匙扣（Keyfob） 內部包含：

• 獨一無二序號（Card UID）： 每張 RFID 卡片在出廠時，晶片內皆燒錄了一個獨一無二的硬體 ID（通常為 4 位元組或 7 位元組十六進位碼），這是門禁系統用於識別使用者身份的核心依據。

• 1KB EEPROM 記憶體空間： Mifare S50 劃分為 16 個扇區（Sectors），每個扇區包含 4 個區塊（Blocks），可用於儲存儲值金額、卡片密碼或個人資料。

實驗所需硬體材料

進行本實作前，請先準備以下電子零件（點擊連結可直接前往商城選購）：

• Arduino Uno R3 開發板 x 1

• USB 數據傳輸線 x 1

• RFID-RC522 讀卡模組 x 1（通常附贈一張 Mifare 白卡與一個藍色感應鑰匙扣）

• 麵包板與杜邦跳線若干

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硬體電路接線說明（SPI 介面）

RC522 模組採用標準 SPI（Serial Peripheral Interface） 通訊。在 Arduino Uno 上，SPI 介面對應固定腳位（D11/D12/D13），而 SS（SDA）與 RST 則可在程式中彈性自訂。

Arduino IDE 程式庫安裝

使用 RC522 模組需要安裝官方推薦的 MFRC522 程式庫。

1. 開啟 Arduino IDE，點選上方選單 草稿碼 (Sketch) $\to$ 匯入程式庫 (Include Library) $\to$ 管理程式庫 (Manage Libraries…)。

2. 在右上方搜尋欄輸入 MFRC522。

3. 找到由 github-community (Miguel Balboa) 維護的 MFRC522 程式庫。

4. 點擊 安裝（建議選擇最新穩定版本請選擇「1.3.6版本」）,該項目右下角會出現「安裝」鈕，按「安裝」鈕開始安裝。

完整 Arduino 程式碼範例：讀取卡片 UID 與詳細資料

本程式將初始化 SPI 匯流排與 RC522 模組。當白卡或感應鑰匙扣靠近時，序列埠視窗將印出卡片 UID、卡片類型以及記憶體區塊傾印資料（Dump Info）。

#include <SPI.h> 
#include <MFRC522.h> 

#define RST_PIN         A0          // Configurable, see typical pin layout above
#define SS_PIN          10         // Configurable, see typical pin layout above

MFRC522 mfrc522(SS_PIN, RST_PIN);  // Create MFRC522 instance

void setup() {
	Serial.begin(9600);		// Initialize serial communications with the PC
	while (!Serial);		// Do nothing if no serial port is opened (added for Arduinos based on ATMEGA32U4)
	SPI.begin();			// Init SPI bus
	mfrc522.PCD_Init();		// Init MFRC522
	delay(4);				// Optional delay. Some board do need more time after init to be ready, see Readme
	Serial.println(F("Scan PICC to see UID, SAK, type, and data blocks..."));
}

void loop() {
	// Reset the loop if no new card present on the sensor/reader. This saves the entire process when idle.
	if ( ! mfrc522.PICC_IsNewCardPresent()) {
		return;
	}

	// Select one of the cards
	if ( ! mfrc522.PICC_ReadCardSerial()) {
		return;
	}

	// Dump debug info about the card; PICC_HaltA() is automatically called
	mfrc522.PICC_DumpToSerial(&(mfrc522.uid));
}

程式碼重點剖析

1. #include <SPI.h> & #include <MFRC522.h>：引用 Arduino 標準 SPI 庫與 MFRC522 驅動程式庫。

2. MFRC522 mfrc522(SS_PIN, RST_PIN)：傳入自訂的 SS (Pin 10) 與 RST (Pin A0) 腳位建立物件。

3. mfrc522.PCD_Init()：初始化 RC522 讀卡機晶片。

4. mfrc522.PICC_IsNewCardPresent()：檢查感應區內是否有新的 RFID 卡片（PICC）。

5. mfrc522.PICC_ReadCardSerial()：讀取卡片序列號，確認通訊成功。

6. mfrc522.PICC_DumpToSerial(&(mfrc522.uid))：一鍵將卡片完整資訊（包含 16 個扇區的所有 Block 資料與 UID）印出至 Serial Monitor，並自動執行休眠指令。

成果驗證與測試

1. 將 RC522 正確接線至 Arduino Uno 並上傳程式。

2. 開啟 序列埠監控視窗（Serial Monitor），並將鮑率調整為 9600 baud。

3. 將原廠隨附的 白卡 或 藍色感應鑰匙扣 靠攏 RC522 天線區。

4. 序列埠視窗將顯示類似以下的讀取結果：

▼ 下載程序完成後，將白卡靠近RFID-RC522模組，序列埠監視器將打印出白卡的所有資訊（Card UID、type、Sector Block …等等）

常見問題與除錯指南（FAQ）

Q1：為什麼卡片靠近時完全沒有反應？

1. 電壓接錯： 請務必確認 RC522 的 VCC 是接到 3.3V，接 5V 容易導致晶片燒毀或異常。

2. SPI 接線錯誤： 請確認 MISO (12)、MOSI (11)、SCK (13) 是否接對。Arduino 的 SPI 腳位是固定的，不可任意更換。

3. 焊接接觸不良： RC522 排針若沒有焊好（或只靠插拔接觸），容易因為接觸不良導致 SPI 通訊失敗。

Q2：如何實現「特定卡片開鎖（門禁驗證）」？

只要在程式中比對讀取到的 mfrc522.uid.uidByte 是否與預先授權的 UID 陣列（如 {0x83, 0xA1, 0x2B, 0x4C}）完全吻合，即可透過 GPIO 觸發繼電器（Relay）解鎖電磁鎖或控制伺服馬達（Servo）開門！

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