一、设计需求
基于RFID的自动识别技术，通过无线射频方式实时获得磁卡对超市物品的电子标签进行读取，然后将数据通过网络传输至服务器，在应用层开发一个管理系统，对超市物品信息、店内消费等各种行为进行管理和显示。系统需有登录注册功能，商品的信息管理，付款等功能。
拟解决的主要问题:
(1）使用RFID自动识别技术，对超市商品信息进行读取
(2) 将接受到的数据传输给服务器
(3）在应用层管理系统中对信息进行管理
(4) 管理员对整个后台系统的商品进行管理
二、设计需求总结
整个系统的设计:
(1). (管理员操作)超市每上架一个新产品时，就在软件端进行入库注册、注册时填入商品的名称、编号(可以使用UUID动态生成)、数量、价格、图片、数据都保存在软件端的数据库里。
(2). (管理员操作)开卡-入库: 上架的新产品入库注册之后，需要为这个产品办理一张电子标签卡，这个卡里存放着产品的编号；这个卡就放在产品货架上(与产品对应)，如果后面这个产品的信息如果查询，就读取电子标签里的编号，到数据库里查询。
(3). (管理员操作)开卡和查询的数据传输: 设备端与软件端采用 TCP网络方式进行通信；设备端当做TCP客户端，软件端当做TCP服务器；当设备端查询产品的电子标签时，设备端读取编号之后，会通过约定的数据格式通过网络传递给软件端。 当软件端开卡注册时，也会用约定好的数据格式传递给设备端，如果设备端收到数据，开发板上的LED会点亮；这时把IC拿到RC522射频模块上刷一下即可；如果成功写入LED灯就会关闭。
(4). 软件端的设计:
有注册界面、登录界面；
主界面上显示店内有所有登记入库的商品信息，每个产品有图片进行显示、图片下面就显示产品的数量与价格；
管理员界面: 可以进行商品添加、设计价格、修改信息等。
查询页面: 输入产品的信息，可以查询产品的所有详细信息。
顾客可以选择购买的商品进行，然后点击支付。
软件端与硬件端的数据格式:
(1). 开卡注册数据格式-字符串(软件--->设备): register:86382684638434
(2). 设备查询上传的数据格式-字符串(设备--->软件): query: 86382684638434
商品的编号限制在16个字节内。
这里的设备硬件部分采用STM32最小系统板当做刷卡器，完成对IC卡读写，如果不需要STM32也可以替换成其他扫码枪之类的都可以的:
RC522刷卡模块负责对卡进行读写。
ESP8266WIFI初始化工作在STA模式，连接到指定WIFI，与软件所在的电脑处于同一个局域网，方便连接软件端的服务器进行数据通信，每次设备开机将会自动连接到程序里设置好WIFI热点和服务器。
设备端上有一个LED灯，用来显示刷卡的状态—成功与否。
完整资料下载地址: https://download.csdn.net/download/xiaolong1126626497/20687551
三、相关硬件
STM32F系列属于中低端的32位ARM微控制器，该系列芯片是意法半导体（ST）公司出品，其内核是Cortex-M3。
该系列芯片按片内Flash的大小可分为三大类：小容量（16K和32K）、中容量（64K和128K）、大容量（256K、384K和512K）。
芯片集成定时器Timer，CAN，ADC，SPI，I2C，USB，UART等多种外设功能。
3.2 ESP8266串口WIFI
ESP8266 系列模组集成 Wi-Fi 芯片 ESP8266，设计紧凑、集成度高、RF 性能突出。通过 SRRC, FCC, CE 等多国无线电认证，适用于各类物联网应用场景。
性能卓越
ESP8266EX 芯片内置超低功耗 Tensilica L106 32 位 RISC 处理器，CPU 时钟速度最⾼可达 160 MHz，⽀持实时操作系统 (RTOS) 和 Wi-Fi 协议栈，可将⾼达 80% 的处理能⼒应用于编程和开发。
高度集成
ESP8266 芯片高度集成天线开关、射频巴伦、功率放大器、低噪声接收放大器、滤波器等射频模块。模组尺寸小巧，尤其适用于空间受限的产品设计。
认证齐全
RF 认证：SRRC、FCC、CE-RED、KCC、TELEC/MIC、IC 和 NCC 认证；
环保认证：RoHS、REACH；
可靠性认证：HTOL、HTSL、μHAST、TCT、ESD。
丰富的产品应用
ESP8266 模组既可以通过 ESP-AT 指令固件，为外部主机 MCU 提供 Wi-Fi 连接功能；也可以作为独立 Wi-Fi MCU 运行，用户通过基于 RTOS 的 SDK 开发带 Wi-Fi 连接功能的产品。用户可以轻松实现开箱即用的云连接、低功耗运行模式，以及包括 WPA3 在内的 Wi-Fi 安全支持等功能。
3.3 RC522无线射频模块
MF RC522 是应用于13.56MHz 非接触式通信中高集成度读写卡系列芯片中的一员。是NXP 公司针对“三表”应用推出的一款低 电压、低成本、体积小的非接触式读写卡芯片，是智能仪表和便携式手持设备研发的较好选择。
概述
MFRC522 是应用于13.56MHz 非接触式通信中高集成度读写卡系列芯片中的一员。是NXP 公司针对“三表”应用推出的一款低 电压、低成本、体积小的非接触式读写卡芯片，是智能仪表和便携 式手持设备研发的较好选择。
MF RC522 利用了先进的调制和解调概念，完全集成了在13.56MHz 下所有类型的被动非接触式通信方式和协议。支持 ISO14443A 的多层应用。其内部发送器部分可驱动读写器天线与ISO 14443A/MIFARE卡和应答机的通信，无需其它的电路。接收器部分提供一个坚固而有效的解调和解码电路，用于处理ISO14443A 兼容的应答器信号。数字部分处理ISO14443A 帧和错误检测（奇偶 &CRC）。此外，它还支持快速CRYPTO1 加密算法，用于验证MIFARE 系列产品。MFRC522 支持MIFARE?更高速的非接触式通信，双向数据传输速率高达424kbit/s。
作为13.56MHz 高集成度读写卡系列芯片家族的新成员，MF RC522 与MF RC500和 MF RC530 有不少相似之处，同时也具备诸多特点和差异。它与主机间的通信采用连线较少的串行通信，且可根据不同的用户需求，选取SPI、I2C 或串行UART(类似RS232)模式之一，有利于减少连线，缩小PCB 板体积，降低成本。
特性
◆高集成度的调制解调电路；
◆采用少量外部器件，即可将输出驱动级接至天线；
◆支持 ISO/IEC 14443 TypeA 和MIFARE®通信协议；
◆ 读写器模式中与 ISO 14443A/MIFARE®的通信距离高达50mm，取决于天线的长度和调谐。
◆支持 ISO 14443 212kbit/s 和424kbit/s 的更高传输速率的通信。
◆支持 MIFARE® Classic 加密；
◆支持的主机接口：
－10Mbit/s 的SPI 接口
－I2C 接口，快速模式的速率为400kbit/s，高速模式的速率为3400kbit/s
－串行UART，传输速率高达1228.8kbit/s，帧取决于RS232 接口，电压电平取决于提供的管脚电压
◆64 字节的发送和接收FIFO 缓冲区；
◆灵活的中断模式；
◆可编程定时器。
◆具备硬件掉电、软件掉电和发送器掉电 3 种节电模式，前两种模式雷同于MFRC500 和 CL RC400，其特有的“发送器掉电”则可关闭内部天线驱动器，即关闭RF 场；
◆内置温度传感器，以便在芯片温度过高时自动停止 RF 发射；
◆采用相互独立的多组电源供电，以避免模块间的相互干扰，提高工作的稳定性；
◆具备 CRC 和奇偶校验功能，CRC 协处理器的16 位长CRC 计算多项式固定为：x16+x12+x5+1，符合ISO/1EC14443 和CCTITT 协议；
◆内部振荡器，连接 27.12MHz 的晶体；
◆2.5～3.3V 的低电压低功耗设计；
◆工作温度范围-30～+85℃；
◆5mm×5mm×0.85mm 的超小体积。
应用场合
MF RC522 适用于各种基于ISO/IEC 14443A 标准并且要求低成本、小尺寸、高性能以及单电源的非接触式通信的应用场合。
▲三表；
▲板上单元；
▲公共交通终端；
▲便携式手持设备；
▲非接触式公用电话。
3.4 IC卡
IC卡 (Integrated Circuit Card，集成电路卡)，也称智能卡(Smart card)、智慧卡(Intelligent card)、微电路卡(Microcircuit card)或微芯片卡等。它是将一个微电子芯片嵌入符合ISO 7816标准的卡基中，做成卡片形式。IC卡与读写器之间的通讯方式可以是接触式，也可以是非接触式。由于IC卡具有体积小便于携带、存储容量大、可靠性高、使用寿命长、保密性强安全性高等特点，IC卡的概念是在20世纪70年代初提出来的，法国的布尔公司于1976年首先创造出了IC卡产品，并将这项技术应用于金融、交通、医疗、身份证明等行业，它将微电子技术和计算机技术结合在一起，提高了人们工作、生活的现代化程度。
产品原理
IC卡是集成电路卡，IC卡芯片具有写入数据和存储数据的能力，可对IC卡存储器中的内容进行判定。在卡上封装有符合ISO标准的芯片，有6~8个触点和外部设备进行通信，在IC卡上可以有彩色图案和说明性文字按ISO标准，IC卡的部分触点及其定义为：VCC：IC卡工作电源；GND：接地；VPP：存储器编程电源；CLK：有关信号的定时与同步；I/O：卡中串行数据的输入与输出；RST：复位信号。当IC卡插入IC卡读卡器后，各接点对应接通，IC卡上的超大规模集成电路就开始工作。
IC卡种类
根据卡中所镶嵌集成电路的不同，IC卡可分为存储卡、非接触式IC卡、光卡、非接触式智能IC卡、智能卡 。
存储卡
存储卡，也称记忆卡(Memory Card)，卡内有具有存储功能的集成电路存储器，还有数据存储器(EEPROM)、工作存储器(RAM)或程序存储器(EPROM)。存储卡使用半导体存储器。存储器中所有存储单元的总和称为存储容量，存储卡的最大容量目前为512 KB。存储卡读出/写入一个字的时间称作读/写时间，读写器在接收地址和读命令时，即可将卡中的内容读出，读出时间约为几微秒，读写器在送来地址、要写数据和写命令时，即可进行写入，写入一个数据的时间比读出一个数据的时间长得多，一般需要5～10 ms。
非接触式IC卡
非接触式IC卡又称射频卡，是近几年发展起来的一项新技术，它将射频识别技术和IC卡技术结合在一起，解决了无源（卡中无电源）和免接触的技术问题。
非接触式IC卡与接触式IC卡相比有以下特点：
(1)可靠性高。由于读写之间无机械接触，避免了由于接触读写而产生的各种故障；且非接触式IC卡表面无裸露的芯片，无芯片脱落、静电击穿、弯曲损害等后顾之忧 。
(2)操作方便。无接触通信使读写器在10 cm的范围内就可以对卡片进行操作，且非接触式IC卡在使用时无方向性，卡片可以以任意方向掠过读写器表面完成操作，既方便又提高了速度 。
(3)防冲突。非接触式IC卡中有快速防冲突机制，能防止卡片之间出现数据干扰，读写器可以“同时”处理多张非接触式IC卡 。
(4)可以适应多种应用。非接触式Ic卡存储器结构的特点使其适于一卡多用，可以根据不同的应用设定不同的密码和访问条件 。
(5)加密性能好。非接触式IC卡的序号是唯一的，在出厂前已固化，其与读写器之间有双向验证机制；非接触式IC卡在处理前要与读写器进行3次相互认证。
四、硬件设备成品效果图
程序需要修改的地方:
五、硬件设备端代码
#include "stm32f10x.h" #include "led.h" #include "delay.h" #include "key.h" #include "usart.h" #include <string.h> #include "timer.h" #include "esp8266.h" #include "RFID_RC522.h" /* 相关的硬件连接引脚说明: LED----PC13 KEY----PA0 ESPB266---PB10(TX)(ESP8266-RX) 和PB11(RX)(ESP8266-TX) RC522射频模块外部的接口: *1--SDA <----->PB5--片选脚 *2--SCK <----->PB4--时钟线 *3--MOSI<----->PA12--输出 *4--MISO<----->PA11--输入 *5--悬空 *6--GND <----->GND *7--RST <----->PA8--复位脚 *8--VCC <----->VCC */ //u8 KEY[6]={0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff}; //卡密码-初始密码--白卡的出厂密码-- //u8 MIMA_1[16]={88,88,88,88,88,88,0xff,0x07,0x80,0x29,88,88,88,88,88,88}; //扇区1的密码 格式(A密码 控制位 B密码 ) //u8 MIMA_2[16]={88,88,88,88,88,88};//扇区1的A密码 unsigned char SN[4]={88,88,88,88}; //默认卡号 char SendBuff[10]; /* 函数功能: 打印卡号 */ void print_info(unsigned char *p,int cnt) { int i; for(i=0;i<cnt;i++) { printf("0x%X ",p[i]); } printf("\r\n"); } /* 函数功能: 读卡号--电子标签的卡号 返回值: 1成功 0失败 */ int ReadCardNumber(void) { unsigned char CT[2];//卡类型 u8 status=1; status=RC522_PcdRequest(PICC_REQIDL ,CT);//(寻卡模式，卡类型),成功返回0 if(status==MI_OK)//寻卡成功 { status=MI_ERR; status=RC522_PcdAnticoll(SN); //防冲撞，成功返回0，SN是读到卡号的地址 printf("卡类型:"); print_info(CT,2);//打印类型 printf("卡号:"); print_info(SN,4);//打印卡号 return 1; } return 0; } /* 函数功能: 主函数 */ int main() { u32 cnt=0; u8 key; LED_Init(); KEY_Init(); USART1_Init(115200); TIMER1_Init(72,20000); //超时时间20ms USART3_Init(115200);//串口-WIFI TIMER3_Init(72,20000); //超时时间20ms RC522_Init(); //RC522 USART1_Printf("正在初始化WIFI请稍等.\n"); if(ESP8266_Init()) { USART1_Printf("ESP8266硬件检测错误.\n"); } else { USART1_Printf("WIFI:%d\n",ESP8266_STA_TCP_Client_Mode("CMCC-Cqvn","99pu58cb","192.168.1.6",8080,0)); } while(1) { cnt++; delay_ms(10); if(cnt>=20) { cnt=0; LED1=!LED1; } //接收服务器下发的数据 if(USART3_RX_FLAG) { USART3_RX_BUFFER[USART3_RX_CNT]='\0'; USART1_Printf("%s",USART3_RX_BUFFER); USART3_RX_CNT=0; USART3_RX_FLAG=0; } //读取卡号 if(ReadCardNumber()) { sprintf(SendBuff,"%x%x%x%x\r\n",SN[0],SN[1],SN[2],SN[3]); ESP8266_ClientSendData((u8*)SendBuff,strlen(SendBuff)); } //查看连接状态 key=KEY_Scan(0); if(key) //发送AT { USARTx_StringSend(USART3,"AT+CIPSTATUS\r\n"); //查看状态信息 } } }
六、JAVA端效果图
完整资料下载地址: https://download.csdn.net/download/xiaolong1126626497/20687551
配套资料齐全，视频讲解代码，部署环境。
七、JAVA端的代码
package com.controller; import java.io.IOException; import javax.servlet.http.HttpSession; import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired; import org.springframework.web.bind.annotation.PostMapping; import org.springframework.web.bind.annotation.RequestBody; import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping; import org.springframework.web.bind.annotation.RestController; import com.common.bean.MySessionContext; import com.common.bean.ResultData; import com.common.bean.WebSocketProductHolder; import com.entity.Product; import com.mapper.ProductMapper; @RestController() @RequestMapping("/product") public class ProductController { @Autowired private ProductMapper pm; @PostMapping("update.action") ResultData update(String token,@RequestBody Product update) { HttpSession ss = MySessionContext.getSession( token ); if( ss == null ) { return ResultData.fail("请先登录！"); } pm.update( update ); return ResultData.success(); } @PostMapping("byid.action") ResultData getById(String token,@RequestBody Product query) { HttpSession ss = MySessionContext.getSession( token ); if( ss == null ) { return ResultData.fail("请先登录！"); } return ResultData.success().setData( pm.getById( query.getId() ) ); } @PostMapping("delete.action") ResultData deletePro(String token,@RequestBody Product delpro) { HttpSession ss = MySessionContext.getSession( token ); if( ss == null ) { return ResultData.fail("请先登录！"); } pm.deletePro( delpro ); return ResultData.success(); } @PostMapping("query.action") ResultData query(String token,@RequestBody Product query) { HttpSession ss = MySessionContext.getSession( token ); if( ss == null ) { return ResultData.fail("请先登录！"); } return ResultData.success().setData( pm.query( query ) ); } @PostMapping("all.action") ResultData getAll(String token) { HttpSession ss = MySessionContext.getSession( token ); if( ss == null ) { return ResultData.fail("请先登录！"); } return ResultData.success().setData( pm.getAll() ); } @PostMapping("add.action") ResultData addUser(String token,@RequestBody Product pro) { HttpSession ss = MySessionContext.getSession( token ); if( ss == null ) { return ResultData.fail("请先登录！"); } pm.add( pro ); try { //把商品的编号通过TCP长连接传给STM32，写入rfid卡。 WebSocketProductHolder.register(pro.getId()+""); } catch (IOException e) { System.out.println("注册失败！"); } return ResultData.success(); } }
package com.controller; import java.io.File; import java.io.IOException; import java.util.UUID; import javax.servlet.http.HttpServletRequest; import org.springframework.web.bind.annotation.PostMapping; import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping; import org.springframework.web.bind.annotation.RequestParam; import org.springframework.web.bind.annotation.RestController; import org.springframework.web.multipart.MultipartFile; @RestController @RequestMapping("/upload") public class UpLoadController { @PostMapping("/uploadImg") public String uploadImg(@RequestParam("file") MultipartFile file, HttpServletRequest rq){ //获取上传文件名,包含后缀 String originalFilename = file.getOriginalFilename(); //获取后缀 String substring = originalFilename.substring(originalFilename.lastIndexOf(".")); //保存的文件名 String dFileName = UUID.randomUUID()+substring; //保存路径 //springboot 默认情况下只能加载 resource文件夹下静态资源文件 String path = "D:\\uploadimg\\"; //生成保存文件 File uploadFile = new File(path+dFileName); System.out.println(uploadFile); //将上传文件保存到路径 try { file.transferTo(uploadFile); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } return uploadFile.getName(); } }
package com.controller; import java.util.List; import java.util.Map; import javax.servlet.http.HttpSession; import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired; import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping; import org.springframework.web.bind.annotation.PostMapping; import org.springframework.web.bind.annotation.RequestBody; import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping; import org.springframework.web.bind.annotation.RestController; import com.common.bean.MySessionContext; import com.common.bean.ResultData; import com.entity.User; import com.mapper.UserMapper; @RestController() @RequestMapping("/user") public class UserController { @Autowired private UserMapper um; @PostMapping("changepswd.action") ResultData changePswd(String token,@RequestBody Map<String,String> map) { HttpSession ss = MySessionContext.getSession( token ); if( ss == null ) { return ResultData.fail("请先登录！"); } User uu = (User) ss.getAttribute("login_user"); if( uu == null ) return ResultData.fail("请先登录！"); String password = map.get("password"); String newpassword = map.get("password2"); int num = um.updatePassword(uu.getId(), password, newpassword); if( num > 0) return ResultData.success(); return ResultData.fail("原始密码错误"); } @PostMapping("adduser.action") ResultData addUser(String token,@RequestBody User user) { HttpSession ss = MySessionContext.getSession( token ); if( ss == null ) { return ResultData.fail("请先登录！"); } User uu = (User) ss.getAttribute("login_user"); System.out.println( uu ); if( uu == null ) return ResultData.fail("请先登录！"); if( !("admin".equalsIgnoreCase(uu.getRole()) || "root".equals( uu.getRole() ) ) ) { return ResultData.fail("请用管理员账号登录再添加"); } um.addUser(user); return ResultData.success(); } @PostMapping("delete.action") ResultData deleteUser(String token,@RequestBody User user) { System.out.println( user); HttpSession ss = MySessionContext.getSession( token ); if( ss == null ) { return ResultData.fail("请先登录！"); } User uu = (User) ss.getAttribute("login_user"); if( uu == null ) return ResultData.fail("请先登录！"); if("admin".equalsIgnoreCase(user.getRole()) || "root".equals( user.getRole() )) return ResultData.fail("无法删除管理员用户！"); if( !("admin".equalsIgnoreCase(uu.getRole()) || "root".equals( uu.getRole() ) ) ) { return ResultData.fail("请用管理员账号登录再删除"); } um.deleteUser(user); return ResultData.success(); } @PostMapping("getall.action") ResultData getAll(String token) { HttpSession ss = MySessionContext.getSession( token ); if( ss == null ) { return ResultData.fail("请先登录！"); } List<User> list = um.getAll(); for(User u:list) { u.setPassword(null); } return ResultData.success().setData( list ); } @PostMapping("logout.action") ResultData getAllUser(String token) { HttpSession ss = MySessionContext.getSession( token ); if( ss != null ) { ss.invalidate(); } return ResultData.success(); } @PostMapping("login.action") ResultData login(@RequestBody User user,HttpSession ss) { User rs = um.Login( user ); if(rs != null ) { rs.setPassword( null ); ss.setAttribute("login_user", rs ); MySessionContext.AddSession( ss ); return ResultData.success().setData( rs ).setToken(ss.getId() ); }else { return ResultData.fail("用户名或密码错误！"); } } }
package com.controller; import java.text.SimpleDateFormat; import java.util.Date; import java.util.List; import java.util.Map; import javax.servlet.http.HttpSession; import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired; import org.springframework.web.bind.annotation.PostMapping; import org.springframework.web.bind.annotation.RequestBody; import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping; import org.springframework.web.bind.annotation.RestController; import com.common.bean.MySessionContext; import com.common.bean.ResultData; import com.entity.Order; import com.mapper.OrderMapper; @RestController() @RequestMapping("/order") public class OrderController { @Autowired private OrderMapper ordermapper; @PostMapping("calc.action") ResultData update(String token,@RequestBody List<Order> list) { HttpSession ss = MySessionContext.getSession( token ); if( ss == null ) { return ResultData.fail("请先登录！"); } for( Order od : list ) { ordermapper.add( od ); } return ResultData.success(); } @PostMapping("query.action") ResultData query(String token,@RequestBody Map<String,Long> map) { HttpSession ss = MySessionContext.getSession( token ); if( ss == null ) { return ResultData.fail("请先登录！"); } long t1 = map.get("start"); long t2 = map.get("end"); Date d1 = new Date();d1.setTime(t1); Date d2 = new Date();d2.setTime(t2); String start = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd hh:mm:ss").format( d1 ); String end = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd hh:mm:ss").format( d2 ); List<Order> list = ordermapper.query(start, end); return ResultData.success().setData( list ); } }
