Бесконтакт: что такое NFC и как программисту с ним работать

Rfid система контроля доступа для дверного замка

Давайте создадим небольшой проект на Arduino, чтобы продемонстрировать, как простой модуль RFID считывателя RC522 можно использовать для создания RFID системы контроля доступа для дверного замка. Наша программа будет сканировать уникальный идентификатор каждой RFID метки, когда она достаточно близко, чтобы запитываться от считывателя RC522.

Так выглядит результат.

Рисунок 13 Демонстрация работы RFID системы контроля доступа для дверного замка
Рисунок 13 – Демонстрация работы RFID системы контроля доступа для дверного замка

Конечно, этот проект можно привязать к открытию дверей, включению реле, включению светодиода или к чему-то еще.

Если вы не знакомы с символьными LCD дисплеями размером 16×2, то взгляните на эту статью.

Прежде чем мы перейдем к загрузке кода и сканированию меток, давайте посмотрим на принципиальную схему проекта.

Рисунок 14 RFID система контроля доступа для дверного замка. Подключение RFID считывателя RC522 и LCD дисплея к Arduino
Рисунок 14 – RFID система контроля доступа для дверного замка. Подключение RFID считывателя RC522 и LCD дисплея к Arduino

Всё! Теперь попробуйте приведенный ниже скетч в работе.

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

#define RST_PIN 9
#define SS_PIN 10

byte readCard[4];
String MasterTag = "20C3935E";	// ЗАМЕНИТЕ этот ID метки на ID своей метки!!!
String tagID = "";

// Создание объектов
MFRC522 mfrc522(SS_PIN, RST_PIN);
LiquidCrystal lcd(7, 6, 5, 4, 3, 2); //Параметры: (rs, enable, d4, d5, d6, d7) 

void setup() 
{
  // Инициализация
  SPI.begin();        // SPI шина
  mfrc522.PCD_Init(); // MFRC522
  lcd.begin(16, 2);   // LCD дисплей

  lcd.clear();
  lcd.print(" Access Control ");
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print("Scan Your Card>>");
}

void loop() 
{
  
  // Ждем, пока не будет доступна новая метка
  while (getID()) 
  {
    lcd.clear();
    lcd.setCursor(0, 0);
    
    if (tagID == MasterTag) 
    {
      lcd.print(" Access Granted!");
      // Вы можете написать здесь любой код, например, открывание дверей,
      // включение реле, зажигание светодиода или что-то другое, что взбредет вам в голову.
    }
    else
    {
      lcd.print(" Access Denied!");
    }
    
    lcd.setCursor(0, 1);
    lcd.print(" ID : ");
    lcd.print(tagID);
      
    delay(2000);

    lcd.clear();
    lcd.print(" Access Control ");
    lcd.setCursor(0, 1);
    lcd.print("Scan Your Card>>");
  }
}

// Чтение новой метки, если она доступна
boolean getID() 
{
  // Получение готовности для чтения PICC карт
  if ( ! mfrc522.PICC_IsNewCardPresent()) 
  { // Продолжать, если к RFID считывателю поднесена новая карта
    return false;
  }
  
  if ( ! mfrc522.PICC_ReadCardSerial()) 
  { // Когда карта поднесена, считать серийный номер и продолжить
    return false;
  }
  
  tagID = "";
  for ( uint8_t i = 0; i < 4; i  ) 
  { // Карты MIFARE, кторые мы используем, содержат 4-байтовый UID
    //readCard[i] = mfrc522.uid.uidByte[i];
    tagID.concat(String(mfrc522.uid.uidByte[i], HEX)); // Сложить эти 4 байта в одну переменную String
  }
  tagID.toUpperCase();
  mfrc522.PICC_HaltA(); // остановить чтение
  return true;
}

Программа довольно проста. Сначала мы включаем необходимые библиотеки, определяем выводы Arduino, создаем объекты LCD и MFRC522 и определяем главную метку.

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

#define RST_PIN 9
#define SS_PIN 10

byte readCard[4];
String MasterTag = "20C3935E";	// ЗАМЕНИТЕ этот ID метки на ID своей метки!!!
String tagID = "";

// Создание объектов
MFRC522 mfrc522(SS_PIN, RST_PIN);
LiquidCrystal lcd(7, 6, 5, 4, 3, 2); //Параметры: (rs, enable, d4, d5, d6, d7) 

В функции setup() мы инициализируем интерфейс SPI, объект MFRC522 и LCD дисплей. После этого мы печатаем на LCD дисплее приветственное сообщение.

void setup() 
{
  // Инициализация
  SPI.begin();        // SPI шина
  mfrc522.PCD_Init(); // MFRC522
  lcd.begin(16, 2);   // LCD дисплей

  lcd.clear();
  lcd.print(" Access Control ");
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print("Scan Your Card>>");
}

В функции loop() мы ждем, пока не будет отсканирована новая метка. Как только это будет сделано, мы сравним неизвестную метку с мастер-меткой, определенной в функции setup(). Всё! Если ID метки совпадает с ID мастера, доступ предоставляется, в противном случае в доступе будет отказано.

void loop() 
{
  
  // Ждем, пока не будет доступна новая метка
  while (getID()) 
  {
    lcd.clear();
    lcd.setCursor(0, 0);
    
    if (tagID == MasterTag) 
    {
      lcd.print(" Access Granted!");
      // Вы можете написать здесь любой код, например, открывание дверей,
      // включение реле, зажигание светодиода или что-то другое, что взбредет вам в голову.
    }
    else
    {
      lcd.print(" Access Denied!");
    }
    
    lcd.setCursor(0, 1);
    lcd.print(" ID : ");
    lcd.print(tagID);
      
    delay(2000);

    lcd.clear();
    lcd.print(" Access Control ");
    lcd.setCursor(0, 1);
    lcd.print("Scan Your Card>>");
  }
}

Ключевым моментом в проекте является пользовательская функция getID(). Как только она просканирует новую карту, внутри цикла for она преобразует 4 байта UID в строки и объединяет их для создания одной строки.

boolean getID() 
{
  // Получение готовности для чтения PICC карт
  if ( ! mfrc522.PICC_IsNewCardPresent()) 
  { // Продолжать, если к RFID считывателю поднесена новая карта
    return false;
  }
  
  if ( ! mfrc522.PICC_ReadCardSerial()) 
  { // Когда карта поднесена, считать серийный номер и продолжить
    return false;
  }
  
  tagID = "";
  for ( uint8_t i = 0; i < 4; i  ) 
  { // Карты MIFARE, кторые мы используем, содержат 4-байтовый UID
    //readCard[i] = mfrc522.uid.uidByte[i];
    tagID.concat(String(mfrc522.uid.uidByte[i], HEX)); // Сложить эти 4 байта в одну переменную String
  }
  tagID.toUpperCase();
  mfrc522.PICC_HaltA(); // остановить чтение
  return true;
}

Оригинал статьи:

Взводим таймер


Наиболее полно всю физику процесса и принцип работы я рассказал в

https://www.youtube.com/watch?v=6Di81–XhMc

, поэтому настоятельно рекомендую с ней ознакомиться. Однако для понимания того, что я делаю немного освежу некоторые моменты.

Напомню, что у EM4102 используется схема Манчестерского кодирования. Когда идёт модуляция EM4102 протокола, время передачи одного бита может составлять 64, 32 или 16 периодов несущей частоты (125 кГц).

Проще говоря, при передаче одного бита, у нас меняется значение либо единицы на нуль (при передаче нуля), либо с нуля на единицу (при передаче единицы). Соответственно, если мы выбираем для передаче одного бита информации 64 периода несущей частоты, то для передачи “полубита” нам нужно будет 32 периода несущей частоты. Таким образом каждый полубит должен меняться с частотой:

f=125000/32 = 3906,25 Гц


Период этого “полубита” будет равен 256 мкс.

Теперь нам нужно посчитать таймер, чтобы он нам дёргал ногу с данной частотой. Но я стал так ленив, что открыв даташит и начав зевать, решил найти какое-то готовое решение. И оказалось, что есть готовые расчёты таймеров, только вбивай свои данные. Встречайте: калькулятор таймера для Ардуино.

Нам необходимо только забить частоту таймера 3906 Гц, и нам сразу сгенерируют готовый к использованию код. Ну не чудо ли!


Обратите внимание, что частоту я вводил целыми, а он её посчитал дробными и именно ту, которая нам и нужна. Код инициализации таймера у меня получился следующий:

void setupTimer1() {
  noInterrupts();
  // Clear registers
  TCCR1A = 0;
  TCCR1B = 0;
  TCNT1 = 0;

  // 3906.25 Hz (16000000/((4095 1)*1))
  OCR1A = 4095;
  // Prescaler 1
  TCCR1B |= (1 << CS10);
  // Output Compare Match A Interrupt Enable
  TIMSK1 |= (1 << OCIE1A);
  interrupts();
}

Гениально, просто, лаконично.

Вектор прерывания для вывода устроен тоже очень просто. Напоминаю, что нам необходимо делать переход с единицы на нуль в случае передачи нуля, и с нуля на единицу, в случае передачи единицы (смотрите рисунок для понимания). Поэтому смотрим, что мы сейчас передаём и в каком месте “полубита” находимся, постепенно считывая из массива data все данные.

ISR(TIMER1_COMPA_vect) {
        TCNT1=0;
	if (((data[byte_counter] << bit_counter)&0x80)==0x00) {
	    if (half==0) digitalWrite(ANTENNA, LOW);
	    if (half==1) digitalWrite(ANTENNA, HIGH);
	}
	else {
	    if (half==0) digitalWrite(ANTENNA, HIGH);
	    if (half==1) digitalWrite(ANTENNA, LOW);
	}
    
	half  ;
	if (half==2) {
	    half=0;
	    bit_counter  ;
	    if (bit_counter==8) {
	        bit_counter=0;
	        byte_counter=(byte_counter 1)%8;
		}
	}
}

Какой длины может быть ndef-сообщение?

NDEF используется для форматирования данных обмена между устройствами и метками. Данный формат типизирует все сообщения, которые используются в NFC, причём не важно для карты это или для устройства. Каждое NDEF-сообщение содержит одну или несколько NDEF-записей. Каждая из них содержит уникальный тип записи, идентификатор, длину и поле для информации, которую нужно сообщить.

Есть несколько распространённых типов NDEF-записей:

  1. Обычные текстовые записи. В них можно отправить любую строку, они не содержат инструкций для цели, но содержат метаданные об языке текста и кодировке.
  2. URI. Такие записи содержат данные об интернет-ссылках. Цель, получившая такую запись, откроет её в том приложении, которое сможет её отобразить. Например, веб-браузере.
  3. Умная запись. Содержит не только веб-ссылки, но и текстовое описание к ним, чтобы было понятно, что находится по этой ссылке. В зависимости от данных записи телефон может открыть информацию в нужном приложении, будь то SMS или e-mail, либо сменить настройки телефона (громкость звука, яркость экрана и т.д.).
  4. Подпись. Она позволяет доказать, что информация, которая была передана или передаётся, достоверна.

Можно использовать несколько видов записей в одном NDEF-сообщении.

Можно представить сообщение как параграф, а записи — как предложения. Параграф — определённая единица информации, которая содержит одно или несколько предложений. Тогда как предложение — меньшая единица информации, которая содержит всего одну идею. Например, можно в виде абзаца сделать приглашения на день рождения и написать в отдельных предложениях данные о дате, времени и месте проведения, а с помощью NDEF-сообщений передать друзьям напоминание об этом событии, где будет текстовое сообщение с описанием события, умную запись с местом и веб-ссылку с тем, как добраться до этого места.

Второе главное различие между NFC и RFID — формат обмена данными NFC (NDEF — NFC data exchange format). NDEF определяет формат данных в сообщениях, которые в свою очередь состоят из NDEF записей. Есть несколько видов записей, о которых будет рассказано более подробно чуть ниже.

NDEF содержит информацию о байтовом представлении сообщений, которые могут содержать несколько записей. У каждой записи есть заголовок, в котором находятся метаданные (тип, длина и т.д.), и информацию для отправки. Если вернуться к аналогии с параграфом, то параграф формируется из предложений, относящихся к одной теме, так и в NDEF-сообщениях — хорошо, когда все записи относятся к одной тематике.

Читайте ещё про NFC:  NFS | Русскоязычная документация по Ubuntu

NDEF-сообщения в основном короткие, каждый обмен состоит из одного сообщения, каждая метка также содержит одно сообщение. Так как обмен NFC данными происходит при касании одного устройства другим или меткой, то будет неудобно передавать в одном сообщении текст целой книги, поэтому длина NDEF-сообщения сопоставима с длиной абзаца, но не целой книги.

NDEF-запись содержит информацию для пересылки и метаданные, как эту информацию интерпретировать. Каждая запись может быть разного типа, о чем объявляется в заголовке этой записи. Также в заголовке описывается какое место занимает запись в сообщении, после заголовка следует информация. На рисунке ниже представлена полная информация о расположении бит и байт информации в NDEF-записи.

Место на информацию в NDEF-записи ограниченно по размерам 2^32-1 байтами, однако можно делать цепочки записей внутри сообщения, чтобы переслать информацию большего размера. В теории нет ограничений на NDEF-сообщения, но на практике размер сообщения ограничивается возможностями устройств или меток, участвующих в обмене информацией.

Если в обмене участвуют только устройства, то длина сообщения будет ограничена вычислительной мощностью самого слабого из устройств, но стоит учесть, что устройства придётся долго держать рядом для пересылки всех данных. При взаимодействии смартфона и карты длина сообщения будет ограничена размером памяти карты.

В общем, обмен данными через NFC достаточно быстрый. Человек подносит мобильное устройство к метке, происходит краткий обмен информацией, и человек идёт дальше. Данная технология не была спроектирована для длительных обменов информацией, потому что устройства в буквальном смысле должны находится в паре сантиметров друг от друга.

Для того чтобы передать большой объем информации, устройства придётся держать друг рядом с другом длительное время, это может быть неудобным. Если нужно длительное взаимодействие между устройствами, то можно воспользоваться NFC для быстрого обмена данными о возможностях устройств и последующего включения одного из более подходящих способов передачи данных (Bluetooth, Wi-Fi и т.д.).

Когда телефон на Android считывает NFC-метку, он сначала её обрабатывает и распознает, а затем передаёт данные о ней в соответствующее приложение для последующего создания intent. Если с NFC может работать больше одного приложения, то появится меню выбора приложения. Система распознавания определяется тремя intent, которые перечислены в порядке важности от самой высокой до низкой:

  1. ACTION_NDEF_DISCOVERED: Этот intent используется для запуска аctivity, если в метке содержится NDEF-сообщение. Он имеет самый высокий приоритет, и система будет запускать его в первую очередь.
  2. ACTION_TECH_DISCOVERED: Если никаких activity для intent ACTION_NDEF_DISCOVERED не зарегистрировано, то система распознавания попробует запустить приложение с этим intent. Также этот intent будет сразу запущен, если найденное NDEF-сообщение не подходит под MIME-тип или URI, или метка совсем не содержит сообщения.
  3. ACTION_TAG_DISCOVERED: Этот intent будет запущен, если два предыдущих intent не сработали.

В общем случае система распознавания работает, как представлено на рисунке ниже.

Когда это возможно, запускается intent ACTION_NDEF_DISCOVERED, потому что он наиболее специфичный из трёх. Более того, с его помощью можно будет запустить ваше приложение.

Если activity запускается из-за NFC intent, то можно получить информацию с отсканированной NFC-метки из этого intent. Intent может содержать следующие дополнительные поля (зависит от типа отсканированной метки):

  • EXTRA_TAG (обязательное): объект Tag, описывающий отсканированную метку.
  • EXTRA_NDEF_MESSAGES (опциональное): Массив NDEF-сообщений, просчитанный с метки. Это дополнительное поле присуще только intent ACTION_NDEF_DISCOVERED.
  • EXTRA_ID (опциональное): Низкоуровневый идентификатор метки.

Ниже представлен пример, проверяющий intent ACTION_NDEF_DISCOVERED и получающий NDEF-сообщения из дополнительного поля.

Kotlin

override fun onNewIntent(intent: Intent) {
    super.onNewIntent(intent)
    ...
    if (NfcAdapter.ACTION_NDEF_DISCOVERED == intent.action) {
        intent.getParcelableArrayExtra(NfcAdapter.EXTRA_NDEF_MESSAGES)?.also { rawMessages ->
            val messages: List = rawMessages.map { it as NdefMessage }
            // Обработка массива сообщений.
            ...
        }
    }
}
@Override
protected void onNewIntent(Intent intent) {
    super.onNewIntent(intent);
    ...
    if (NfcAdapter.ACTION_NDEF_DISCOVERED.equals(intent.getAction())) {
        Parcelable[] rawMessages =
            intent.getParcelableArrayExtra(NfcAdapter.EXTRA_NDEF_MESSAGES);
        if (rawMessages != null) {
            NdefMessage[] messages = new NdefMessage[rawMessages.length];
            for (int i = 0; i < rawMessages.length; i  ) {
                messages[i] = (NdefMessage) rawMessages[i];
            }
            // Обработка массива сообщений.
            ...
        }
    }
}

Kotlin

val tag: Tag = intent.getParcelableExtra(NfcAdapter.EXTRA_TAG)

Tag tag = intent.getParcelableExtra(NfcAdapter.EXTRA_TAG);

Существует несколько методов для создания NDEF-записи: createUri(), createExternal() и createMime(). Лучше использовать один из них во избежание ошибок, которые могут возникнуть при создании записи вручную. Все примеры, представленные ниже, следует отправлять первым сообщением при записи метки, либо сопряжением с другим устройством.

Kotlin

Ответ на пост «эмулятор rfid на arduino»

Читайте ещё про NFC:  Чтение и запись RFID меток. Модуль RC522 для Arduino.: arthurphdent — LiveJournal


Перевод данных для передачи

Тут тоже следует освежить в памяти форматы данных, хранимые на карте. То, в каком виде они записаны. Давайте на живом примере.

Предположим у нас есть карта, но нет ридера. На карте написан номер 010,48351.

Реальная карта с номером 010, 48351.

Как этот номер нам перевести в тот серийный номер, который записан на карте? Достаточно просто. Вспоминаем формулу: переводим две части числа отдельно:

010d = 0xA
48351d = 0xBCDF

Итого, серийный номер у нас получается: 0xABCDF. Проверим его, считываем карточку считывателем (он читает в десятичном формате), получаем число:

0000703711

Переводим его любым калькулятором в хекс-формат и получаем снова: 0xABCDF.


Вроде пока просто, погодите, сейчас мозги придётся поднапрячь. Напомню формат данных, которые лежат на самой карте.

Проговорю словами:

  1. Вначале идут девять единиц заголовка.
  2. Младшие пол байта ID клиента.
  3. В конце бит чётности.
  4. Вторые пол байта ID клиента.
  5. Бит чётности.
  6. Младшие пол байта нулевого байта серийного номера.
  7. Бит чётности
  8. Старшие пол байта данных байта нулевого байта серийного номера.
  9. Точно так же все остальные данные, передаются ниблами и оканчиваются битом чётности
  10. Самое сложное. Теперь все эти 10 нибблов по вертикали точно так же вычисляется бит чётности (прямо как в таблице).
  11. Завершает всё это безобразие стоп бит, который равен всегда нулю.

Итого у нас получается 64 бита данных (это из пяти байт!). В качестве ремарки, мой считыватель не читает ID-клиента, и я его принимаю равным нулю.

Что такое бит чётности? Это количество единиц в посылке: если оно чётное, то бит чётности равен нулю, если нет, то единице. Проще всего рассчитать его, просто обычным XOR.

На самом деле я долго думал, как элегантнее сделать пересчёт серийного номера в посылку, да так чтобы это занимало меньше места в микроконтроллере. Поэтому набросал небольшую програмку, которая это делает. Программу можно посмотреть под спойлером.

Тестовая программа перевода серийника в данные

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdint.h>

#define BYTE_TO_BINARY_PATTERN "%c%c%c%c%c%c%c%c"
#define BYTE_TO_BINARY(byte)  
  (byte & 0x80 ? '1' : '0'), 
  (byte & 0x40 ? '1' : '0'), 
  (byte & 0x20 ? '1' : '0'), 
  (byte & 0x10 ? '1' : '0'), 
  (byte & 0x08 ? '1' : '0'), 
  (byte & 0x04 ? '1' : '0'), 
  (byte & 0x02 ? '1' : '0'), 
  (byte & 0x01 ? '1' : '0') 

#define NYBBLE_TO_BINARY_PATTERN "%c%c%c%c"
#define NYBBLE_TO_BINARY(byte)  
	(byte & 0x08 ? '1' : '0'), 
	(byte & 0x04 ? '1' : '0'), 
	(byte & 0x02 ? '1' : '0'), 
	(byte & 0x01 ? '1' : '0') 


int main() {
	//unsigned long long card_id = 0x00000ABCDF;
	//uint64_t card_id = 0x00000ABCDF;
	uint64_t card_id = (uint64_t)3604000;
	uint64_t data_card_ul = 0x1FFF; //first 9 bit as 1
	int32_t i;
	uint8_t tmp_nybble;
	uint8_t column_parity_bits = 0;
	printf("card_id = 0x%lXn", card_id);
	for (i = 9; i >= 0; i--) { //5 bytes = 10 nybbles
		tmp_nybble = (uint8_t) (0x0f & (card_id >> i*4));
		data_card_ul = (data_card_ul << 4) | tmp_nybble;
		printf("0xX", (int) tmp_nybble);
		printf("t"NYBBLE_TO_BINARY_PATTERN, NYBBLE_TO_BINARY(tmp_nybble));
		printf("t %dn", (tmp_nybble >> 3 & 0x01) ^ (tmp_nybble >> 2 & 0x01) ^
			(tmp_nybble >> 1 & 0x01) ^ (tmp_nybble  & 0x01));
		data_card_ul = (data_card_ul << 1) | ((tmp_nybble >> 3 & 0x01) ^ (tmp_nybble >> 2 & 0x01) ^
			(tmp_nybble >> 1 & 0x01) ^ (tmp_nybble  & 0x01));
		column_parity_bits ^= tmp_nybble;
	}
	data_card_ul = (data_card_ul << 4) | column_parity_bits;
	data_card_ul = (data_card_ul << 1); //1 stop bit = 0
	printf("t"NYBBLE_TO_BINARY_PATTERN"n", NYBBLE_TO_BINARY(column_parity_bits));
	printf("data_card_ul = 0x%lXn", data_card_ul);
	
	for (i = 7; i >= 0; i--) {
		printf("0xX,", (int) (0xFF & (data_card_ul >> i * 8)));
	}
	printf("n");
	return 0;
}

Самое важное для нас, это то как будет выглядеть биты чётности. Для удобства я сделал вывод на экран точно так же, как в этой табличке. В результате получилось вот так.

Читайте ещё про NFC:  Есть или нет на IPhone SE NFC?

card_id

— это серийный номер карты (о котором мы говорили выше).

Первый столбец — это ниблы, второй — их битовое представление, третий — это бит чётности. Третья строка снизу — это биты чётности всех ниблов. Как я уже сказал, они рассчитываются просто операцией XOR.

Протестировав расчёты, сверив иx визуально, я проверил получившиеся данные в программе на Arduino (последняя строка специально для вставки в код). Всё отработало отлично. В результате наброска этой программы, я получил готовую функцию пересчёта. Раньше, расчёты битов были чужими программами на компе и мне не нравилась их монструозная реализация. Таким образом функция пересчёта серийного номера в формат передачи выглядит так:


#define CARD_ID 0xABCDF

uint8_t data[8];

void data_card_ul() {
  uint64_t card_id = (uint64_t)CARD_ID;
  uint64_t data_card_ul = (uint64_t)0x1FFF; //first 9 bit as 1
  int32_t i;
  uint8_t tmp_nybble;
  uint8_t column_parity_bits = 0;
  for (i = 9; i >= 0; i--) { //5 bytes = 10 nybbles
    tmp_nybble = (uint8_t) (0x0f & (card_id >> i*4));
    data_card_ul = (data_card_ul << 4) | tmp_nybble;
    data_card_ul = (data_card_ul << 1) | ((tmp_nybble >> 3 & 0x01) ^ (tmp_nybble >> 2 & 0x01) ^
      (tmp_nybble >> 1 & 0x01) ^ (tmp_nybble  & 0x01));
    column_parity_bits ^= tmp_nybble;
  }
  data_card_ul = (data_card_ul << 4) | column_parity_bits;
  data_card_ul = (data_card_ul << 1); //1 stop bit = 0
  for (i = 0; i < 8; i  ) {
    data[i] = (uint8_t)(0xFF & (data_card_ul >> (7 - i) * 8));
  }
}

Всё, можно переходить к полевым испытаниям. Исходный код проекта обитает

Пример №1: считывание номера карты

Рассмотрим пример из библиотеки RFID  – cardRead. Он не выдает данные из карты, а только ее номер, чего обычно бывает достаточно для многих задач.

#include 
#include 

#define SS_PIN 10
#define RST_PIN 9

RFID rfid(SS_PIN, RST_PIN); 

// Данные о номере карты храняться в 5 переменных, будем запоминать их, чтобы проверять, считывали ли мы уже такую карту
    int serNum0;
    int serNum1;
    int serNum2;
    int serNum3;
    int serNum4;

void setup()
{ 
  Serial.begin(9600);
  SPI.begin(); 
  rfid.init();
  
}

void loop()
{    
    if (rfid.isCard()) {
        if (rfid.readCardSerial()) { // Сравниваем номер карты с номером предыдущей карты
            if (rfid.serNum[0] != serNum0
                && rfid.serNum[1] != serNum1
                && rfid.serNum[2] != serNum2
                && rfid.serNum[3] != serNum3
                && rfid.serNum[4] != serNum4
            ) {
                /* Если карта - новая, то считываем*/
                Serial.println(" ");
                Serial.println("Card found");
                serNum0 = rfid.serNum[0];
                serNum1 = rfid.serNum[1];
                serNum2 = rfid.serNum[2];
                serNum3 = rfid.serNum[3];
                serNum4 = rfid.serNum[4];
               
                //Выводим номер карты
                Serial.println("Cardnumber:");
                Serial.print("Dec: ");
  Serial.print(rfid.serNum[0],DEC);
                Serial.print(", ");
  Serial.print(rfid.serNum[1],DEC);
                Serial.print(", ");
  Serial.print(rfid.serNum[2],DEC);
                Serial.print(", ");
  Serial.print(rfid.serNum[3],DEC);
                Serial.print(", ");
  Serial.print(rfid.serNum[4],DEC);
                Serial.println(" ");
                        
                Serial.print("Hex: ");
  Serial.print(rfid.serNum[0],HEX);
                Serial.print(", ");
  Serial.print(rfid.serNum[1],HEX);
                Serial.print(", ");
  Serial.print(rfid.serNum[2],HEX);
                Serial.print(", ");
  Serial.print(rfid.serNum[3],HEX);
                Serial.print(", ");
  Serial.print(rfid.serNum[4],HEX);
                Serial.println(" ");
             } else {
               /* Если это уже считанная карта, просто выводим точку */
               Serial.print(".");
             }
          }
    }
    
    rfid.halt();
}

Скетч залился, светодиод питания на модуле загорелся, но модуль не реагирует на карту? Не стоит паниковать, или бежать искать “правильные” примеры работы. Скорее всего, на одном из пинов просто нет контакта – отверстия на плате немного больше чем толщина перемычки, так что стоит попробовать их переставить.

Допустим, все у вас заработало. Тогда, считывая модулем RFID метки, в мониторе последовательного порта увидим следующее:

Здесь я считывал 3 разных метки, и как видно все 3 он успешно считал.

Чтение nfc метки

Эти заголовочные файлы очень важны, и проект не будет без них работать. Далее пишем следующий код.

#include 
#include 
#include    // Следующие файлы включают установленные библиотеки
#include 

PN532_I2C pn532_i2c(Wire);
NfcAdapter nfc = NfcAdapter(pn532_i2c);  // Указываем, что используем плату расширения

void setup(void) 
{
  Serial.begin(9600);
  Serial.println("NFC TAG READER"); // Заголовок, используемый в мониторе последовательного порта
  nfc.begin();
}

void loop(void) 
{
  Serial.println("nScan your NFC tag on the NFC Shieldn");  // Команда, чтобы вы знали, что делать дальше 

  if (nfc.tagPresent())
  {
    NfcTag tag = nfc.read();
    Serial.println(tag.getTagType());
    Serial.print("UID: ");
    Serial.println(tag.getUidString()); // Извлекает уникальный идентификатор из вашей метки

    if (tag.hasNdefMessage()) // Если у метки есть сообщение
    {

      NdefMessage message = tag.getNdefMessage();
      Serial.print("nThis Message in this Tag is ");
      Serial.print(message.getRecordCount());
      Serial.print(" NFC Tag Record");
      if (message.getRecordCount() != 1) 
      { 
        Serial.print("s");
      }
      Serial.println(".");

      // Если у вас более 1 сообщения, то проходим по ним в цикле
      int recordCount = message.getRecordCount();
      for (int i = 0; i < recordCount; i  )
      {
        Serial.print("nNDEF Record ");
        Serial.println(i 1);
        NdefRecord record = message.getRecord(i);

        int payloadLength = record.getPayloadLength();
        byte payload[payloadLength];
        record.getPayload(payload);


        String payloadAsString = ""; // Обработать сообщение, как строку
        for (int c = 0; c < payloadLength; c  ) 
        {
          payloadAsString  = (char)payload[c];
        }
        Serial.print("  Information (as String): ");
        Serial.println(payloadAsString);


        String uid = record.getId();
        if (uid != "") 
        {
          Serial.print("  ID: ");
          Serial.println(uid); // Напечатать уникальный идентификатор NFC метки
        }
      }
    }
  }
  delay(10000);
}
Вывод в мониторе последовательного порта Arduino IDE при чтении NFC метки
Вывод в мониторе последовательного порта Arduino IDE при чтении NFC метки

Теперь, чтобы записать сообщение на метку, необходимо выполнить похожий процесс, за исключением небольших изменений в коде. Заголовок перед функцией void setup() будет таким же, а ниже приведен код, который необходимо загрузить в Arduino.

Шаг 5: код проекта

Чтобы код проекта был скомпилирован, нам нужно включить некоторые библиотеки. Прежде всего, нам нужна библиотека MFRC522 Rfid.

Чтобы установить её, перейдите в Sketch -> Include Libraries -> Manage libraries (Управление библиотеками). Найдите MFRC522 и установите её.

Нам также нужна библиотека Adafruit SSD1306 и библиотека Adafruit GFX для отображения.

Установите обе библиотеки. Библиотека Adafruit SSD1306 нуждается в небольшой модификации. Перейдите в папку Arduino -> Libraries, откройте папку Adafruit SSD1306 и отредактируйте библиотеку Adafruit_SSD1306.h. Закомментируйте строку 70 и раскомментируйте строку 69, т.к. дисплей имеет разрешение 128×64.

Сначала мы объявляем значение метки RFID, которую должен распознать Arduino. Это массив целых чисел:

int code[] = {69,141,8,136}; // UID

Затем мы инициализируем считыватель RFID и дисплей:

rfid.PCD_Init();
display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C);

После этого в функции цикла мы проверяем тег на считывателе каждые 100 мс.

Если на считывателе есть тег, мы читаем его UID и печатаем его на дисплее. Затем мы сравниваем UID тега, который мы только что прочитали, со значением, которое хранится в кодовой переменной. Если значения одинаковы, мы выводим сообщение UNLOCK, иначе мы не будем отображать это сообщение.

if(match)
    {
      Serial.println("nI know this card!");
      printUnlockMessage();
    }else
    {
      Serial.println("nUnknown Card");
    }

Конечно, вы можете изменить этот код, чтобы сохранить более 1 значения UID, чтобы проект распознал больше RFID-меток. Это просто пример.

Код проекта:

#include <MFRC522.h>
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>
#include <SPI.h>


#define OLED_RESET 4
Adafruit_SSD1306 display(OLED_RESET);

#define SS_PIN 10
#define RST_PIN 9
 
MFRC522 rfid(SS_PIN, RST_PIN); // Instance of the class

MFRC522::MIFARE_Key key; 

int code[] = {69,141,8,136}; //This is the stored UID
int codeRead = 0;
String uidString;
void setup() {
  
  Serial.begin(9600);
  SPI.begin(); // Init SPI bus
  rfid.PCD_Init(); // Init MFRC522 
  
  display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C);  // initialize with the I2C addr 0x3D (for the 128x64)

  // Clear the buffer.
  display.clearDisplay();
  display.display();
  display.setTextColor(WHITE); // or BLACK);
  display.setTextSize(2);
  display.setCursor(10,0); 
  display.print("RFID Lock");
  display.display();
  
}

void loop() {
  if(  rfid.PICC_IsNewCardPresent())
  {
      readRFID();
  }
  delay(100);

}

void readRFID()
{
  
  rfid.PICC_ReadCardSerial();
  Serial.print(F("nPICC type: "));
  MFRC522::PICC_Type piccType = rfid.PICC_GetType(rfid.uid.sak);
  Serial.println(rfid.PICC_GetTypeName(piccType));

  // Check is the PICC of Classic MIFARE type
  if (piccType != MFRC522::PICC_TYPE_MIFARE_MINI &&  
    piccType != MFRC522::PICC_TYPE_MIFARE_1K &&
    piccType != MFRC522::PICC_TYPE_MIFARE_4K) {
    Serial.println(F("Your tag is not of type MIFARE Classic."));
    return;
  }

    clearUID();
   
    Serial.println("Scanned PICC's UID:");
    printDec(rfid.uid.uidByte, rfid.uid.size);

    uidString = String(rfid.uid.uidByte[0]) " " String(rfid.uid.uidByte[1]) " " String(rfid.uid.uidByte[2])  " " String(rfid.uid.uidByte[3]);
    
    printUID();

    int i = 0;
    boolean match = true;
    while(i<rfid.uid.size)
    {
      if(!(rfid.uid.uidByte[i] == code[i]))
      {
           match = false;
      }
      i  ;
    }

    if(match)
    {
      Serial.println("nI know this card!");
      printUnlockMessage();
    }else
    {
      Serial.println("nUnknown Card");
    }


    // Halt PICC
  rfid.PICC_HaltA();

  // Stop encryption on PCD
  rfid.PCD_StopCrypto1();
}

void printDec(byte *buffer, byte bufferSize) {
  for (byte i = 0; i < bufferSize; i  ) {
    Serial.print(buffer[i] < 0x10 ? " 0" : " ");
    Serial.print(buffer[i], DEC);
  }
}

  void clearUID()
  {
    display.setTextColor(BLACK); // or BLACK);
    display.setTextSize(1);
    display.setCursor(30,20); 
    display.print(uidString);
    display.display();
  }

  void printUID()
  {
    display.setTextColor(WHITE); // or BLACK);
    display.setTextSize(1);
    display.setCursor(0,20); 
    display.print("UID: ");
    display.setCursor(30,20); 
    display.print(uidString);
    display.display();
  }

  void printUnlockMessage()
  {
    display.display();
    display.setTextColor(BLACK); // or BLACK);
    display.setTextSize(2);
    display.setCursor(10,0); 
    display.print("RFID Lock");
    display.display();
    
    display.setTextColor(WHITE); // or BLACK);
    display.setTextSize(2);
    display.setCursor(10,0); 
    display.print("Unlocked");
    display.display();
    
    delay(2000);
    
    display.setTextColor(BLACK); // or BLACK);
    display.setTextSize(2);
    display.setCursor(10,0); 
    display.print("Unlocked");

    display.setTextColor(WHITE); // or BLACK);
    display.setTextSize(2);
    display.setCursor(10,0); 
    display.print("RFID Lock");
    display.display();
  }

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector