● Проект 28: Считыватель RFID на примере RC522. Принцип работы, подключение

В этом эксперименте мы покажем, как плата Arduino получает доступ к данным RFID-карт и брелоков Mifare с помощью RFID-считывателя RC522C.

Необходимые компоненты:

• контроллер Arduino UNO R3;
• плата для прототипирования;
• RFID-считыватель RC522;
• брелок;
• карта;
• провода папа-папа.

Радиочастотная идентификация (RFID) – это технология автоматической бесконтактной идентификации объектов при помощи радиочастотного канала связи. Базовая система RFID состоит из:

• радиочастотной метки;
• считывателя информации (ридера);
• компьютера для обработки информации.

Идентификация объектов производится по уникальному цифровому коду, который считывается из памяти электронной метки, прикрепляемой к объекту идентификации. Считыватель содержит в своем составе передатчик и антенну, посредством которых излучается электромагнитное поле определенной частоты. Попавшие в зону действия считывающего поля радиочастотные метки «отвечают» собственным сигналом, содержащим информацию (идентификационный номер товара, пользовательские данные и т. д.). Сигнал улавливается антенной считывателя, информация расшифровывается и передается в компьютер для обработки. Подавляющее большинство современных систем контроля доступа (СКД) использует в качестве средств доступа идентификаторы, работающие на частоте 125 кГц. Это проксимити-карты доступа (только чтение), самыми распространенными являются карты EM-Marin, а также HID, Indala. Карты этого стандарта являются удобным средством открывания дверей и турникетов. Но не более. Эти карты не обладают никакой защищенностью, легко копируются и подделываются и, соответственно, ничего не дают для защиты объекта от несанкционированного проникновения.

Настоящую защиту от копирования и подделки обеспечивают такие идентификаторы, в чипах которых реализована криптографическая защита. Это бесконтактные смарт-карты, работающие на частоте 13,56 МГц, наиболее распространенными из них являются карты Mifare®. В картах этих стандартов криптозащита организована на высоком уровне, и подделка таких карт практически невозможна.

Модуль RC522 – RFID-модуль 13,56 МГц с SPI-интерфейсом. В комплекте к модулю идут 2 RFID-метки – в виде карты и брелока.

Основные характеристики:

• основан на микросхеме MFRC522;
• напряжение питания: 3,3 В;
• потребляемый ток: 13–26 мА;
• рабочая частота: 13,56 MГц;
• дальность считывания: 0~60 мм;
• интерфейс: SPI, максимальная скорость передачи 10 МБит/с;
• размер: 40×60 мм;
• чтение и запись RFID-меток.

Схема подключения модуля к плате Arduino показана на рис. 28.1.

Напишем скетч считывания с карты и вывода в последовательный порт Arduino UID (уникальный идентификационный номер) RFID-метки (карты или брелока). При написании скетча будем использовать библиотеку MFRC522 (https://github.com/miguelbalboa/rfid). Содержимое скетча показано в листинге 28.1.

// Подключение библиотек
#include <SPI.h>
#include <MFRC522.h>
// константы подключения контактов SS и RST
#define RST_PIN 9
#define SS_PIN 10
// Инициализация MFRC522
MFRC522 mfrc522(SS_PIN, RST_PIN); // Create MFRC522 instance.
void setup()
{
Serial.begin(9600); // инициализация последовательного порта
SPI.begin(); // инициализация SPI
mfrc522.PCD_Init(); // инициализация MFRC522
}
void loop()
{
if ( ! mfrc522.PICC_IsNewCardPresent())
return;
// чтение карты
if ( ! mfrc522.PICC_ReadCardSerial())
return;
// показать результат чтения UID и тип метки
Serial.print(F("Card UID:"));
dump_byte_array(mfrc522.uid.uidByte, mfrc522.uid.size);
Serial.println();
Serial.print(F("PICC type: "));
byte piccType = mfrc522.PICC_GetType(mfrc522.uid.sak);
Serial.println(mfrc522.PICC_GetTypeName(piccType));
delay(2000);
}
// Вывод результата чтения данных в HEX-виде
void dump_byte_array(byte *buffer, byte bufferSize)
{
for (byte i = 0; i < bufferSize; i++)
{
Serial.print(buffer[i] < 0x10 ? " 0" : " ");
Serial.print(buffer[i], HEX);
}
}

Порядок подключения:

1. Подключаем модули RFID-считывателя RC522 к плате Arduino по схеме на рис. 28.1.
2. Загружаем в плату Arduino скетч из листинга 28.1. Открываем монитор последовательного порта.
3. Подносим метку (карту или брелок) к считывателю и видим вывод в последовательный порт данных метки UID и тип (рис. 28.2).

Метки Mirafe позволяют записывать на них информацию. В следующем скетче мы организуем на карте счетчик, который будет инкрементироваться при поднесении карты к считывателю. В последовательный порт будем выводить показания счетчика. Содержимое скетча показано в листинге 28.2.

// Подключение библиотек
#include <SPI.h>
#include <MFRC522.h>
// константы подключения контактов SS и RST
#define RST_PIN 9
#define SS_PIN 10
// Инициализация MFRC522
MFRC522 mfrc522(SS_PIN, RST_PIN); // Create MFRC522 instance.
MFRC522:MIFARE_Key key;
byte sector = 1;
byte blockAddr = 4;
byte dataBlock[] = {0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0};
byte trailerBlock = 7;
byte status;
byte buffer[18];
byte size = sizeof(buffer);
void setup()
{
Serial.begin(9600); // инициализация последовательного порта
SPI.begin(); // инициализация SPI
mfrc522.PCD_Init(); // инициализация MFRC522
// Значение ключа (A или B) – FFFFFFFFFFFFh значение с завода
for (byte i = 0; i < 6; i++)
key.keyByte[i] = 0xFF;
}
void loop()
{
if ( ! mfrc522.PICC_IsNewCardPresent())
return;
// чтение карты
if ( ! mfrc522.PICC_ReadCardSerial())
return;
// показать результат чтения UID и тип метки
Serial.print(F("Card UID:"));
dump_byte_array(mfrc522.uid.uidByte, mfrc522.uid.size);
Serial.println();
Serial.print(F("PICC type: "));
byte piccType = mfrc522.PICC_GetType(mfrc522.uid.sak);
Serial.println(mfrc522.PICC_GetTypeName(piccType));
// Чтение данных из блока 4
Serial.print(F("Reading data from block "));
Serial.print(blockAddr);
Serial.println(F(" ..."));
Serial.print(F("Data for count ")); Serial.print(blockAddr);
Serial.println(F(":"));
dump_byte_array(buffer, 2); Serial.println();
Serial.println();
for (byte i = 0; i < 16; i++) // запись в buffer[]
dataBlock[i]=buffer[i];
// получение байт счетчика (0 и 1)
int count1=(buffer[0]<<8)+buffer[1];
Serial.print("count1=");Serial.println(count1);
count1=count1+1; // инкремент счетчика
dataBlock[0]=highByte(count1);
dataBlock[1]=lowByte(count1);
// Аутентификация key B
Serial.println(F("Authenticating again using key B..."));
// Запись данных в блок
Serial.print(F("Writing data into block "));
Serial.print(blockAddr);
Serial.println(F(" ..."));
dump_byte_array(dataBlock, 2); Serial.println();
}
// Вывод результата чтения данных в HEX-виде
void dump_byte_array(byte *buffer, byte bufferSize)
{
for (byte i = 0; i < bufferSize; i++)
{
Serial.print(buffer[i] < 0x10 ? " 0" : " ");
Serial.print(buffer[i], HEX);
}
}

Порядок подключения: