Чтение и запись RFID меток. Модуль RC522 для Arduino.: arthurphdent — LiveJournal

Что внутри тега?

С технической точки зрения NFC-тег — это микрокомпьютер наподобие тех, что находятся внутри SIM и банковских карт. Здесь есть свой процессор, оперативная и постоянная память, но нет традиционного источника питания. Электрический ток он получает посредством электромагнитной индукции, которая возникает между антеннами считывателя и метки, так же как это происходит в беспроводных зарядных устройствах и пассивных радиоприемниках.

Антенна занимает около 99% площади метки и передает данные на частоте 13,56 МГц со скоростью 106, 212, или 424 Кбит/с. Стандарты NFC определяют несколько протоколов передачи данных, в том числе несколько реализаций протокола обмена данными (они обозначаются буквами A, B и так далее), которые могут быть дополнены производителем самой метки.

Безопасность данных обеспечивается несколькими путями:

• Малая дальность действия. Десять сантиметров — очень приватная зона.
• Защита от клонирования с помощью уникального серийного номера.
• Возможность защиты от перезаписи и защиты данных паролем.
• Опциональное шифрование данных в памяти и при передаче.

Ведущий производитель NFC-тегов — компания NXP Semiconductors. Они производят теги семейства Mifare, которые стали настолько популярны, что совместимость с ними обеспечивают не только другие производители тегов, но и производители NFC-чипов для смартфонов (на уровне эмуляции тегов).

Что такое технология rfid и как она работает?

RFID или система радиочастотной идентификации состоит из двух основных компонентов: транспондера или метки, прикрепленной к идентифицируемому объекту, и приемопередатчика, также известного как интеррогатор (interrogator) или считыватель.

Считыватель состоит из радиочастотного модуля и антенны, которая генерирует высокочастотное электромагнитное поле. Метка, напротив, обычно является пассивным устройством, то есть она не содержит батареи. Вместо этого она содержит микрочип, который хранит и обрабатывает информацию, и антенну для приема и передачи сигнала.

Для считывания информации, закодированной в метке, она размещается в непосредственной близости от считывателя (она не обязательно должна находиться в пределах прямой видимости от считывателя). Считыватель генерирует электромагнитное поле, которое заставляет электроны проходить через антенну метки и обеспечивать чип питанием.

Обеспеченная питанием микросхема внутри метки затем отвечает отправкой своей сохраненной информации обратно считывателю в виде другого радиосигнала. Это называется обратным рассеянием (backscatter). Обратное рассеяние или изменение электромагнитной/радиочастотной волны обнаруживается и интерпретируется считывателем, который затем отправляет данные на компьютер или микроконтроллер.

Nfc taginfo

Для начала разберемся, что за теги нам достались. Китайцы обычно никаких подробностей на этот счет не сообщают, а уж о картах метро я вообще молчу. Запускаем NFC TagInfo и подносим смартфон к тегу. Далее тапаем по пункту Tag Information и смотрим (скриншот «Читаем NFC-тег»), что мы имеем:

• UID — уникальный идентификатор тега;
• RF Technology — стандарт, поддерживаемый тегом. В данном случае это ISO/IEC 14443 Type A, то есть обычный RFID-тег c поддержкой первой версии протокола обмена данными (Type A);
• Tag Type — тип (или, лучше сказать, «модель») тега. В данном случае NTAG203 — это Mifare Ultralight C, самый дешевый на данный момент тег. Буква C означает поддержку криптозащиты данных. Еще бывает Topaz 512, который вмещает 450 байт информации, и Mifare Classic 1K (716 байт), используемый в тегах TecTile и нередко в картах метро;
• Manufacturer — производитель тега. NXP Semiconductors — 90% всех NFC-тегов делают они (семейство Mifare).

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.

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.

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;
}

Автомобильная автоматизация

NFC-теги будут очень полезны тем, кто использует смартфон в качестве автомобильного навигатора. Достаточно наклеить тег на держатель смартфона и записать в него инструкцию для запуска навигатора — и вуаля. Все стало намного проще. Тем не менее я бы рекомендовал пойти несколько другим путем и усложнить настройку, добавив к ней автоматическое включение Bluetooth (для гарнитуры), GPS и отключение Wi-Fi.

Чтобы сделать это, нам вновь понадобится Trigger. Запускаем, добавляем задание, в качестве триггера выбираем NFC. Добавляем действие «Bluetooth -> Bluetooth Вкл/Выкл -> Включить». Добавляем еще одно действие: «Беспроводные и локальные сети ->

GPS Вкл/Выкл -> Включить». И еще одно: «Беспроводные и локальные сети -> WiFi Вкл/Выкл -> Выключить». Наконец, добавляем действие «Приложение и ярлыки -> Открыть приложение -> выбираем приложение». Пропускаем экран добавления переключателей, на следующем экране подносим смартфон к тегу.

Теперь после установки смартфона в держатель мы получим полностью настроенный для использования в автомобиле смартфон.

Визитка

NFC-теги можно использовать в комбинации с визитками. На рынке есть несколько компаний, которые занимаются их выпуском, однако их ценники таковы, что проще самостоятельно наклеить теги на обыкновенные визитки, и в кармане еще останется куча денег. В тег можно записать любую информацию, включая контактные данные (TagWriter поддерживает такой формат), адрес веб-сайта или даже географические координаты своего офиса (смартфон автоматически откроет карты для показа положения). А самое главное — визитку совсем не обязательно отдавать человеку, достаточно, чтобы он ее отсканировал.

Включение компа

Это своего рода развитие идеи тегов на системнике и ноутбуке. Идея в том, чтобы создать настройку, которая позволит включать комп c помощью NFC-тега без учета того, где находится сам тег. Его, например, можно приклеить в прихожей, так что включить машину можно будет еще до того, как ты снимешь обувь.

Домашняя автоматизация

Наиболее простой и очевидный способ использования тегов — это просто расклеить их по дому с целью получить своего рода систему автоматизации. Здесь существует множество различных вариантов. Приведу наиболее интересные и полезные.

• Пароль от домашнего Wi-Fi. Клеим тег на роутер и записываем в него пароль с помощью приложения InstaWifi. Пригодится не только тем, кто часто принимает гостей, но и любителям экспериментов с прошивками.
• Запуск автосинхронизации или приложения для обмена данными с ПК. Тег можно приклеить на ноутбук или системник и прописать в него запуск приложения для синхронизации данных (AirDroid, WiFi ADB и другие).
• Включение точки доступа. Опять же клеим тег на ноутбук, далее устанавливаем приложение Trigger. В нем добавляем новое задание, в качестве триггера выбираем NFC, пропускаем выбор ограничений, в качестве действия выбираем «Беспроводные и локальные сети -> Wifi-зона», пропускаем следующий экран (добавление переключателя) и на последнем экране подносим к NFC-тегу.
• Включение режима полета на ночь. Клеим метку куда-нибудь ближе к кровати. Запускаем Trigger, новое задание -> триггер: NFC -> действие: «Экспериментальные -> Режим в самолете». Как вариант, вместо включения режима самолета можно настроить отключение передачи данных и Wi-Fi, добавив соответствующие действия в задание.

Об rfid-метках и работу с ними при помощи arduino | блог интернет-магазина nfcexpert.ru

Вам, конечно же, знакомы карточки и брелки, которые нужно подносить к считывателю, а они при этом пропускают на работу или дают проехать в метро. Такие брелки и карточки используют технологию под названием RFID — Radio Frequency IDentification. Сегодня мы познакомимся с основами этой технологии, а также узнаем, как использовать ее в своих проектах на базе Arduino.

Работа RFID неплохо расписана в соответствующей статье на Википедии. Если в двух словах, большую часть карточки или брелка, которые далее мы будем называть RFID-метками, занимает антенна. Также в метке содержится очень маленький чип, реализующий всю логику. В ридере также есть антенна, притом регулярно передающая сигнал, и следовательно создающая электромагнитное поле. При поднесении метки в это поле на ее антенне индуцируется ток, который и питает метку. Теперь метка и ридер могут пообщаться друг с другом при помощи радиосигнала, используя какой-то свой протокол и модуляцию сигнала.

Стоит отметить, что это описание касалось пассивных меток. Бывают и активные метки, имеющие собственный источник питания, а также полупассивные. Что же касается радиосигнала, в RFID сигнал типично передается на частоте 125 КГц или 13.56 МГц. Существует множество стандартов передачи сигнала и их реализаций. Довольно распространенным является стандарт ISO/IEC 14443 и его реализация MIFARE от компании NXP Semiconductors. Еще одним известным стандартом является NFC, основанный на ISO 14443. Одна из его реализаций называется NTAG, также от NXP Semiconductors. Стоит отметить, что в общем случае реализации одного стандарта от разных производителей могут быть не вполне совместимы друг с другом и содержать расширения, которых нет в самом стандарте.

Fun fact! В метках MIFARE используется секретный шифр Crypto-1, выжигаемый прямо в железе, что изначально делало невозможным клонирование этих меток. Шифр со временем отреверсили и предали широкой огласке, поэтому последние лет 10 метки MIFARE может свободно клонировать кто угодно. Кое-какие подробности описаны в этих слайдах. Эта история наглядно демонстрирует, почему безопасность через неясность (security by obscurity) не работает.

Для Arduino существует несколько модулей для работы с RFID. Пожалуй, самым дешевым и в то же время самым популярным, является модуль под названием RC522 на базе чипа MFRC522 от NXP. Чип MFRC522 поддерживает технологии MIFARE и NTAG, радиосигнал передается на частоте 13.56 МГц. С микроконтроллером чип общается по SPI. Однако прямо по SPI ходить в чип нам не придется, так как для работы с модулем существует готовая библиотека MFRC522. Ее можно установить прямо из Arduino IDE.

Подключение модуля к Arduino Uno осуществляется так:

• Пины 3.3V и GND Arduino подключаем к аналогичным пинам модуля;
• Пины с 9 по 13 Arduino подключаем к пинам RST, SDA, MOSI, MISO и SCK модуля соответственно;

В итоге должно получиться что-то в таком стиле:

Рассмотрим простейший пример кода:

Этот код полностью считывает содержимое метки и передает его в компьютер по UART. Если теперь поднести карточку к считывателю, вы увидите что-то вроде:

Отсюда мы можем узнать, что метка имеет 32-х битный идентификатор (UID), а также содержит в себе 1 Кб данных. Также можно заметить, что UID на самом деле представляет собой данные, хранящиеся в нулевом блоке.

Теперь допустим, что у нас есть дверь, и мы хотим открывать ее только тем, кто приложит правильную карточку. Проще всего это сделать, проверяя UID карточки:

Вместо UID можно с тем же успехом использовать другие блоки. Как вариант, в них можно хранить битовую маску, определяющую, какие двери можно открывать с помощью этой карты, а какие нельзя. Чтобы нельзя было так просто изготовить мастер-ключ, открывающий все двери, данные на карте можно подписывать, например, при помощи эллиптической криптографии.

Как видите, пользоваться модулем достаточно просто. С его помощью вы без проблем добавите в ваши проекты аутентификацию по карточкам. Стоит только иметь ввиду, что MIFARE-метки достаточно легко клонируются. Вместе с библиотекой MFRC522 идет еще масса примеров, включая смену UID и полное клонирование карт.

Оригинал статьи в блоге «Записки программиста».

Купить RFID RC522 13.56MHz в интернет-магазине nfcexpert.ru

Купить набор Arduino c модулем RFID RC522 13.56MHz

Объяснение кода:

Скетч начинается с включения библиотек MFRC522 и SPI, определения выводов Arduino, к которым подключен RC522, и создания объекта считывателя MFRC522.

#include <SPI.h>      // включить библиотеку шины SPI
#include <MFRC522.h>  // включить библиотеку считывателя RFID

#define SS_PIN 10  //slave select pin
#define RST_PIN 5  //reset pin

MFRC522 mfrc522(SS_PIN, RST_PIN);  // создание объекта считывателя MFRC522
MFRC522::MIFARE_Key key;           // создать структуру MIFARE_Key с именем 'key', которая будет хранить информацию о карте

Далее нам нужно определить блок, в котором мы собираемся хранить наши данные. Здесь выбран сектор 0, блок 2. Помните, никогда не выбирайте блок 3 в любом секторе. Запись в блок Sector Trailer может сделать блок непригодным для использования.

Пишем данные

Для записи данных будем использовать NFC TagWriter. Пользоваться приложением довольно просто. Запускаем, тапаем по пункту Create, write and store, выбираем New, далее выбираем тип записываемых данных. Наиболее полезные типы: контакт, простой текст, телефонный номер, данные для Bluetooth-соединения, URI и приложение. В списке есть даже закладка веб-браузера и email-сообщение, но для чего они нужны, не совсем понятно.

Далее заполняем необходимые поля (например, адрес веб-сайта в случае с URI), нажимаем Next и попадаем на экран опций (скриншот «NFC TagWriter: опции сообщения»). Здесь можно указать приложение, которое будет запущено после прочтения метки (Add launch application) и установить защиту на перезапись сторонним устройством (Apply Soft Protection).

Вновь нажимаем Next и подносим смартфон к тегу. Вуаля, наши данные в нем. Теперь их можно прочитать любым смартфоном с поддержкой NFC. Но что это в конечном итоге дает?

Поддержка в смартфонах

Первым телефоном с интегрированной поддержкой NFC был Nokia 6131, выпущенный еще в 2006 году. Тогда встроенный NFC-чип был всего лишь игрушкой для демонстрации возможностей созданной два года назад технологии. Смартфон был оснащен софтом для считывания NFC-меток, но ввиду их тогдашней дороговизны и почти нулевой популярности технологии ни на какое серьезное применение данная особенность смартфона не претендовала.

После некоторого затишья популяризацией NFC занялась компания Google, выпустившая в 2021 году смартфон Samsung Nexus S и приложение Google Wallet, которое позволяло расплачиваться виртуальными кредитками, используя NFC. На следующий год Google стала ведущим участником NFC Forum и представила Android 4.

Сегодня NFC оснащаются почти все выпускаемые смартфоны. Соответствующий модуль есть даже в сверхбюджетных чипах Mediatek, так что большая часть новых китайских смартфонов стоимостью 5000 рублей тоже им оснащены. В любом случае присутствие чипа NFC легко проверить по наличию пункта «Беспроводные сети -> NFC» в настройках.

Подключение

Некоторые столкнуться с проблемой – название пинов в большинстве уроков и руководств может не соответствовать распиновке на вашем модуле. Если в скетчах указан пин SS, а на вашем модуле его нет, то скорее всего он помечен как SDA. Ниже я приведу таблицу подключения модуля для самых распространенных плат.

Пины управления SS(SDA) и RST задаются в скетче, так что если ваша плата отличается от той, что я буду использовать в своих примерах, а использую я UNO R3, указывайте пины из таблицы в начале скетча:

#define SS_PIN 10
#define RST_PIN 9

Подключение rfid модуля rc522 к arduino uno

Теперь, когда мы знаем всё о модуле, мы можем подключить его к нашей плате Arduino!

Для начала подключите вывод VCC на модуле к выводу 3,3V на Arduino, а вывод GND – к земле Arduino. Вывод RST может быть подключен к любому цифровому выводу на Arduino. В нашем случае он подключен к цифровому выводу 5. Вывод IRQ не подключен, так как библиотека Arduino, которую мы собираемся использовать, не поддерживает его.

Теперь у нас остаются выводы, которые используются для связи по SPI. Поскольку модуль RC522 требует передачи больших данных, то наилучшая производительность будет обеспечена при использовании аппаратного модуля SPI в микроконтроллере. Использование выводов аппаратного SPI модуля намного быстрее, чем «дергание битов» в коде при взаимодействии через другой набор выводов.

Обратите внимание, что у плат Arduino выводы SPI различаются. Для плат Arduino, таких как UNO/Nano V3.0, это цифровые выводы 13 (SCK), 12 (MISO), 11 (MOSI) и 10 (SS).

Если у вас Arduino Mega, выводы отличаются! Вы должны использовать цифровые выводы 50 (MISO), 51 (MOSI), 52 (SCK) и 53 (SS). В таблице ниже приведен список выводов для связи по SPI для разных плат Arduino.

В случае если вы используете плату Arduino, отличную от приведенных выше, рекомендуется проверить официальную документацию Arduino, прежде чем продолжить.

Как только вы всё подключите, вы готовы к работе!

Подключение модуля к плате arduino

Рассмотрим подключение модуля к плате Arduino. Нам понадобятся следующие детали:

Подключение модуля RFID-RC522 к плате Arduino по будем производить по схеме соединений на рисунке 3.

Рисунок 3. Схема соединений для подключения RFID модуль RC522 к плате Arduino

На платах Arduino есть разъём ICSP. Он используется для работы по интерфейсу SPI. Назначение контактов разъёма ICSP представлено на рисунке 4. Поэтому можно для соединений использовать контакты разъёма ICSP.

Рисунок 4. Распиновка разъёма ICSP Arduino для интерфейса SPI

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.

Пример №3: запись нового идентификатора на карту

В этом примере мы рассмотрим смену идентификатора карты (UID). Важно знать, что далеко не все карты поддерживают смену идентификатора. Карта может быть перезаписываемой, но это означает лишь перезаписываемость данных. К сожалению, те карты, которые были у меня на руках, перезапись UID не поддерживали, но код скетча я здесь на всякий случай приведу.

#include 
#include 

/* Задаем здесь новый UID */
#define NEW_UID {0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF}
#define SS_PIN 10
#define RST_PIN 9

MFRC522 mfrc522(SS_PIN, RST_PIN);       
MFRC522::MIFARE_Key key;

void setup() {
        Serial.begin(9600);        
        while (!Serial);          
        SPI.begin();               
        mfrc522.PCD_Init();      
        Serial.println(F("Warning: this example overwrites the UID of your UID changeable card, use with care!"));
        for (byte i = 0; i < 6; i  ) {
                key.keyByte[i] = 0xFF;
        }
}
void loop() {
        if ( ! mfrc522.PICC_IsNewCardPresent() || ! mfrc522.PICC_ReadCardSerial() ) {
            delay(50);
            return;
        }     
        // Считываем текущий UID
        Serial.print(F("Card UID:"));
        for (byte i = 0; i < mfrc522.uid.size; i  ) {
                Serial.print(mfrc522.uid.uidByte[i] < 0x10 ? " 0" : " ");
                Serial.print(mfrc522.uid.uidByte[i], HEX);
        } 
        Serial.println();        
        // Записываем новый UID
        byte newUid[] = NEW_UID;
        if ( mfrc522.MIFARE_SetUid(newUid, (byte)4, true) ) {
            Serial.println(F("Wrote new UID to card."));
        }
        
        // Halt PICC and re-select it so DumpToSerial doesn't get confused
        mfrc522.PICC_HaltA();
        if ( ! mfrc522.PICC_IsNewCardPresent() || ! mfrc522.PICC_ReadCardSerial() ) {
                return;
        }
        
        // Считываем данные с карты
        Serial.println(F("New UID and contents:"));
        mfrc522.PICC_DumpToSerial(&(mfrc522.uid));
        
        delay(2000);
}

Пример №4: запись данных на карту

Вот и наконец то, до чего мы так долго добирались – запись данных на карту. Самая “сладкая” часть работы с модулем – возможность сделать копию уже существующей карты, что то добавить или изменить, это гораздо интереснее, чем простое считывание.

Изменим один из блоков данных на карте:

Разблокировка смартфона

У Motorola есть довольно интересный аксессуар для смартфонов под названием Motorola Skip. Это клипса на одежду для быстрой разблокировки смартфона без необходимости введения PIN-кода или графического ключа. Аксессуар в некоторых случаях довольно полезный, но работает он только со смартфонами той же компании. К счастью, аналогичную штуковину можно собрать на коленке.

Не буду рассказывать, как сделать саму клипсу, — тут каждый волен проявить свою фантазию, NFC-тег можно и на руку наклеить, — а вместо этого скажу, как настроить разблокировку смартфона при ее касании. Есть несколько способов, но самый простой и эффективный — это Xposed-модуль NFC LockScreenOff Enabler.

Дело в том, что в целях безопасности Android запрещает использовать NFC до тех пор, пока экран не будет разблокирован (не просто включен, а именно разблокирован), что сводит на нет многие эффективные приемы его использования. NFC LockScreenOff Enabler решает эту проблему.

Распиновка rfid модуля rc522

Модуль RC522 имеет всего 8 контактов, соединяющих его с внешним миром.

VCC обеспечивает питание для модуля. Напряжение питания может быть в диапазоне от 2,5 до 3,3 вольт. Вы можете подключить его к выходу 3.3V вашей платы Arduino. Помните, что подключение его к выводу 5V, скорее всего, выведет модуль из строя!

RST – вход для сброса и отключения питания. Когда на этот вывод подается низкий логический уровень, запускается жесткое отключение питания. Оно отключает всех внутренних потребителей тока, включая генератор, и входные выводы отключаются от внешних цепей. Во время нарастающего фронта на этом выводе модуль сбрасывается.

GND вывод земли, должен быть подключен к выводу GND на Arduino.

IRQ – вывод прерывания, который может предупредить микроконтроллер, когда поблизости будет RFID метка.

Вывод MISO / SCL / Tx действует либо как Master-In-Slave-Out (вход ведущего – выход ведомого) при включенном интерфейсе SPI, либо как последовательный тактовый сигнал при включенном интерфейсе I2C, либо как выход последовательных данных при включенном интерфейсе UART.

MOSI (Master Out Slave In) – вход SPI для модуля RC522.

SCK (Serial Clock) принимает тактовые импульсы, предоставляемые мастером на шине SPI, то есть Arduino.

Вывод SS / SDA / Rx действует либо как вход, когда включен интерфейс SPI, либо как линия последовательных данных, когда включен интерфейс I2C, либо как вход последовательных данных, когда включен интерфейс UART.

Распределение памяти mifare classic 1k

Память метки 1 КБ организована в 16 секторов (от 0 до 15). Каждый сектор дополнительно делится на 4 блока (блоки 0–3). Каждый блок может хранить 16 байтов данных (от 0 до 15).

Это говорит нам, что у нас точно

16 секторов x 4 блока x 16 байтов данных = 1024 байта = 1 КБ памяти

Весь 1 килобайт памяти с секторами, блоками и данными показан ниже.

Блок 3 каждого сектора называется Sector Trailer и содержит информацию, называемую Access Bits (биты доступа), для предоставления доступа на чтение и запись к остальным блокам в секторе. Это означает, что в каждом секторе на самом деле для хранения данных доступны только 3 нижних блока (блоки 0, 1 и 2), а это означает, что в 64 байтовом секторе у нас есть только 48 байтов, доступных для нашего собственного использования.

Сценарии использования

На самом деле сценариев использования тегов масса. Я, например, применяю теги для хранения паролей и домашней автоматизации, кто-то для автоматической разблокировки смартфона и автоматического запуска навигатора в автомобиле. Теги можно клеить на стол, на ноутбук, на брелок, внутрь книги, на визитку или вшивать под одежду. Поэтому диапазон их применения огромен, и в конечном счете все упирается только в твою фантазию.

Шаг 2: rfid-считыватель rc522

В каждой метке RFID есть небольшой чип (на фото белая карточка). Если направить фонарик на эту RFID-карту, можно увидеть маленький чип и катушку, которая его окружает. У этого чипа нет батареи для получения мощности. Он получает питание от считывателя беспроводным образом используя эту большую катушку. Можно прочитать RFID-карту, подобную этой, с расстояния до 20 мм.

Тот же чип существует и в тегах RFID-брелка.

Каждый тег RFID имеет уникальный номер, который идентифицирует его. Это UID, который показывается на OLED-дисплее. За исключением этого UID, каждый тег может хранить данные. В этом типе карт можно хранить до 1 тысячи данных. Впечатляет, не так ли? Эта функция не будет использована сегодня.

Шаг 3: oled-дисплей

В уроке используется OLED-монитор 0.96′ 128×64 I2C.

Это очень хороший дисплей для использования с Arduino. Это дисплей OLED и это означает, что он имеет низкое энергопотребление. Потребляемая мощность этого дисплея составляет около 10-20 мА, и это зависит от количества пикселей.

Дисплей имеет разрешение 128 на 64 пикселя и имеет крошечный размер. Существует два варианта отображения. Один из них монохромный, а другой, как тот, который использован в уроке, может отображать два цвета: желтый и синий. Верхняя часть экрана может быть только желтой, а нижняя часть – синей.

Этот OLED-дисплей очень яркий и у него отличная и очень приятная библиотека, которую разработала компания Adafruit для этого дисплея. В дополнение к этому дисплей использует интерфейс I2C, поэтому соединение с Arduino невероятно простое.

Вам нужно только подключить два провода, за исключением Vcc и GND. Если вы новичок в Arduino и хотите использовать недорогой и простой дисплей в вашим проекте, начните с этого.

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();
  }

Интерфейсы и назначение выводов

Микросхема MFRC522 поддерживает интерфейсы SPI, UART и I2C (см. рисунок 2). Выбор интерфейса осуществляется установкой логических уровней на определенных выводах микросхемы. На данном модуле выбран интерфейс SPI.

Рисунок 2. RFID модуль RC522 – назначение выводов

Назначение выводов интерфейса SPI:

Сигнал сброса RST – это сигнал, поступающий от цифрового выхода контроллера. При поступлении сигнала LOW происходит перезагрузка считывателя. Также ридер установкой на RST низкого уровня  сообщает, что находится в режиме сна, для вывода модуля из режима сна необходимо подать на данный вывод сигнал HIGH.