Jednoduché prepojenie RFID MFRC522 s Arduino Nano: 4 kroky (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:58

Kontrola prístupu je mechanizmus v oblasti fyzickej bezpečnosti a informačnej bezpečnosti, ktorý obmedzuje anonymný prístup/prístup k zdrojom organizácie alebo geografickej oblasti. Akt sprístupnenia môže znamenať konzumáciu, vstup alebo používanie. Povolenie na prístup k zdroju sa nazýva autorizácia.

Fyzické zabezpečenie

Geografický prístupový manažment môže vymáhať personál (napr. Pohraničná stráž, vyhadzovač, kontrolór lístkov) alebo zariadenie, akým je napríklad turniket (odrazová brána). Kontrola prístupu v užšom zmysle (samotný fyzický prístup) je systém kontroly autorizovanej prítomnosti, pozri napr. Kontrolór lístkov (doprava). Ďalším príkladom je výstupná kontrola, napr. obchodu (pokladne) alebo krajiny. [citácia potrebná]. Termín kontrola prístupu sa týka praxe obmedzovania vstupu do nehnuteľnosti, budovy alebo miestnosti na oprávnené osoby.

Informačná bezpečnosť

Elektronická kontrola prístupu používa počítače na riešenie obmedzení mechanických zámkov a kľúčov. Na výmenu mechanických kľúčov je možné použiť širokú škálu poverení. Elektronický systém riadenia prístupu poskytuje prístup na základe predložených poverení. Keď je prístup povolený, dvere sa odomknú na vopred určený čas a transakcia sa zaznamená. Keď je prístup odmietnutý, dvere zostanú zamknuté a pokus o prístup sa zaznamená. Systém bude tiež monitorovať dvere a alarm, ak sa dvere otvoria násilne alebo sa nechajú otvorené príliš dlho po odomknutí.

Operácie v oblasti riadenia prístupu

Keď sa čitateľovi (zariadeniu) predloží poverenie, čítačka odošle informácie o poverení, zvyčajne číslo, na ovládací panel, vysoko spoľahlivý procesor. Ovládací panel porovná číslo poverenia so zoznamom riadenia prístupu, udelí alebo odmietne predloženú požiadavku a odošle protokol transakcií do databázy. Ak je prístup odmietnutý na základe zoznamu riadenia prístupu, dvere zostanú zamknuté. Ak dôjde k zhode medzi povereniami a zoznamom riadenia prístupu, ovládací panel aktivuje relé, ktoré odomkne dvere. Ústredňa tiež ignoruje signál otvorených dverí, aby sa zabránilo poplachu. Čitateľ často poskytuje spätnú väzbu, napríklad blikajúca červená LED dióda pre odmietnutý prístup a blikajúca zelená LED pre udelený prístup.

Faktory autentifikačných informácií:

• niečo, čo používateľ vie, napr. heslo, heslo alebo PIN
• niečo, čo má používateľ, napríklad čipovú kartu alebo kľúčenku
• niečo, čím je používateľ, napríklad odtlačok prsta, overené biometrickým meraním.

Poverovací list

Poverenie je fyzický/hmatateľný predmet, kus poznania alebo aspekt fyzickej bytosti osoby, ktorý umožňuje jednotlivcovi prístup k danému fyzickému zariadeniu alebo počítačovému informačnému systému. Prihlasovacími údajmi môže byť spravidla niečo, čo človek pozná (napríklad číslo alebo PIN), niečo, čo má (napríklad prístupový odznak), niečo, čo je (napríklad biometrická funkcia) alebo nejaká kombinácia týchto položiek. Toto je známe ako viacfaktorové overovanie. Typickým poverením je prístupová karta alebo kľúčenka a novší softvér môže zo smartphonov používateľov urobiť aj prístupové zariadenia.

Technológie kariet:

Obsahuje magnetický prúžok, čiarový kód, Wiegand, blízkosť 125 kHz, 26-bitové potiahnutie kartou, kontaktné čipové karty a bezkontaktné čipové karty. K dispozícii sú tiež diaľkové ovládače, ktoré sú kompaktnejšie ako identifikačné karty a pripínajú sa na krúžok na kľúče. Biometrické technológie zahŕňajú odtlačky prstov, rozpoznávanie tváre, rozpoznávanie dúhovky, skenovanie sietnice, hlas a geometriu ruky. Vstavané biometrické technológie používané v novších smartfónoch je možné použiť aj ako prihlasovacie údaje v spojení s prístupovým softvérom bežiacim na mobilných zariadeniach. Okrem starších, tradičnejších technológií prístupu ku kartám, majú novšie technológie ako NFC (Near Field Communication) a Bluetooth Low Energy (BLE) tiež potenciál komunikovať prihlasovacie údaje používateľov s čítačkami pre prístup do systému alebo budovy.

Komponenty: Rôzne komponenty riadiaceho systému sú:-

• Kontrolným bodom prístupu môžu byť dvere, turniket, parkovacia brána, výťah alebo iná fyzická bariéra, kde je udelenie prístupu možné ovládať elektronicky.
• Prístupovým bodom sú spravidla dvere.
• Elektronické dvere na kontrolu vstupu môžu obsahovať niekoľko prvkov. Úplne najzákladnejší je samostatný elektrický zámok. Zámok odblokuje operátor pomocou spínača.
• Aby sa to automatizovalo, zásah operátora nahradí čítačka. Čítačkou môže byť klávesnica, na ktorej je zadaný kód, môže to byť čítačka kariet alebo biometrická čítačka.

Topológia:

Prevažnou topológiou okolo roku 2009 je rozbočovač a reproduktor s ovládacím panelom ako rozbočovačom a čítačky ako lúče. Funkcie vyhľadávania a ovládania sú na ovládacom paneli. Lúče komunikujú prostredníctvom sériového pripojenia; zvyčajne RS-485. Niektorí výrobcovia tlačia rozhodovanie na hranu umiestnením ovládača k dverám. Radiče majú povolenú IP a pripájajú sa k hostiteľovi a databáze pomocou štandardných sietí.

Typy čítačiek RDID:

1. Základné (neinteligentné) čítačky: Jednoducho si prečítajte číslo karty alebo PIN a pošlite ich na ovládací panel. V prípade biometrickej identifikácie tieto čítačky zadávajú identifikačné číslo používateľa. Na prenos údajov do ústredne sa spravidla používa protokol Wiegand, ale ďalšie možnosti, ako napríklad RS-232, RS-485 a Clock/Data, nie sú neobvyklé. Toto je najpopulárnejší typ čítačiek riadenia prístupu. Príkladmi takýchto čítačiek sú RF Tiny od RFLOGICS, ProxPoint od HID a P300 od Farpointe Data.
2. Polointeligentné čítačky: majú všetky vstupy a výstupy potrebné na ovládanie hardvéru dverí (zámok, dverný kontakt, tlačidlo ukončenia), ale nerobia žiadne rozhodnutia o prístupe. Keď používateľ predloží kartu alebo zadá PIN, čítačka odošle informácie hlavnému ovládaču a čaká na odpoveď. Ak je pripojenie k hlavnému ovládaču prerušené, tieto čítačky prestanú fungovať alebo fungujú v zhoršenom režime. Polointeligentné čítačky sú spravidla pripojené k ústredni prostredníctvom zbernice RS-485. Príkladmi takýchto čítačiek sú InfoProx Lite IPL200 od CEM Systems a AP-510 od Apollo.
3. Inteligentné čítačky: majú všetky vstupy a výstupy potrebné na ovládanie hardvéru dverí; majú tiež pamäť a výpočtový výkon potrebný na nezávislé rozhodovanie o prístupe. Rovnako ako polointeligentné čítačky sú prepojené s ústredňou prostredníctvom zbernice RS-485. Ovládací panel odosiela aktualizácie konfigurácie a načítava udalosti z čítačiek. Príkladmi takýchto čítačiek môžu byť InfoProx IPO200 od CEM Systems a AP-500 od Apollo. K dispozícii je tiež nová generácia inteligentných čítačiek označovaných ako „čítačky IP“. Systémy s čítačkami IP zvyčajne nemajú tradičné ovládacie panely a čítačky komunikujú priamo s počítačom, ktorý funguje ako hostiteľ.

Bezpečnostné riziká:

Najčastejším bezpečnostným rizikom prieniku prostredníctvom systému riadenia prístupu je jednoduché sledovanie legitímneho používateľa dverami, čo sa označuje ako „zadné vrátko“. Oprávnený používateľ často podrží dvere votrelcovi. Toto riziko je možné minimalizovať školením informovanosti používateľov o bezpečnosti.

Hlavné kategórie riadenia prístupu sú:

• Povinná kontrola prístupu
• Diskrétne riadenie prístupu
• Riadenie prístupu na základe rolí
• Riadenie prístupu na základe pravidiel.

Krok 1: Technológia RFID

Def: Rádiofrekvenčná identifikácia (RFID) je bezdrôtové využitie elektromagnetických polí na prenos údajov na účely automatickej identifikácie a sledovania značiek pripevnených k objektom. Štítky obsahujú elektronicky uložené informácie.

RFID je technológia, ktorá zahŕňa použitie elektromagnetického alebo elektrostatického spojenia v rádiofrekvenčnej (RF) časti elektromagnetického spektra na jedinečnú identifikáciu objektu, zvieraťa alebo osoby.

Rádiofrekvenčná identifikačná čítačka (RFID čítačka) je zariadenie, ktoré sa používa na zhromažďovanie informácií zo štítku RFID a slúži na sledovanie jednotlivých predmetov. Rádiové vlny sa používajú na prenos údajov zo štítka do čítačky.

Aplikácia RFID:

1. Značky na sledovanie zvierat, vložené pod kožu, môžu mať veľkosť ryže.
2. Štítky môžu mať tvar skrutky na identifikáciu stromov alebo drevených predmetov.
3. Kreditná karta tvarovaná na použitie v prístupových aplikáciách.
4. Štítky z tvrdého plastu proti krádeži pripevnené k tovaru v obchodoch sú tiež štítky RFID.
5. Výkonné obdĺžnikové transpondéry s rozmermi 120 x 100 x 50 milimetrov sa používajú na sledovanie lodných kontajnerov alebo ťažkých strojov, nákladných automobilov a železničných automobilov.
6. V zabezpečených laboratóriách, vchodoch do spoločností a verejných budovách je potrebné kontrolovať prístupové práva.

Signál:

Signál je potrebný na prebudenie alebo aktiváciu štítku a prenáša sa prostredníctvom antény. Samotný signál je formou energie, ktorú je možné použiť na napájanie značky. Transpondér je súčasťou tagu RFID, ktorý prevádza túto rádiovú frekvenciu na použiteľný výkon a tiež odosiela a prijíma správy. Aplikácie RFID pre prístup personálu spravidla používajú systémy na detekciu odznakov s nízkou frekvenciou 135 KHz.

Požiadavky na RFID:

1. Čítačka, ktorá je pripojená (alebo integrovaná)
2. Anténa, ktorá vysiela rádiový signál
3. Značka (alebo transpondér), ktorá vracia signál s pridanými informáciami.

Čítačka RFID je obvykle pripojená k počítaču/systému tretej strany, ktorý prijíma (a ukladá) udalosti súvisiace s RFID a používa tieto udalosti na spustenie akcií. V bezpečnostnom priemysle môže byť týmto systémom systém riadenia prístupu do budovy, v parkovacom odvetví je to pravdepodobne systém riadenia parkovania alebo riadenia prístupu do vozidla. V knižniciach to môže byť systém správy knižníc.

Bežné problémy s RFID:

• Kolízia čitateľa:
• Kolízia značiek.

Ku kolízii čítačky dochádza vtedy, keď sa signály z dvoch alebo viacerých čítačiek prekrývajú. Značka nemôže odpovedať na simultánne dotazy. Systémy musia byť starostlivo nastavené, aby sa tomuto problému vyhli. Systémy musia byť starostlivo nastavené, aby sa tomuto problému vyhli; mnoho systémov používa protikolizný protokol (singulačný protokol). Protikolizné protokoly umožňujú tagom striedať sa pri prenose do čítačky.

Ku kolízii značiek dochádza vtedy, ak je na malej ploche prítomných veľa značiek; ale pretože doba čítania je veľmi rýchla, pre predajcov je jednoduchšie vyvinúť systémy, ktoré zaistia, že značky budú reagovať jeden po druhom.

Krok 2: SPI so schémou zapojenia

Atmega328 má vstavaný SPI používaný na komunikáciu so zariadeniami s povoleným SPI, ako sú ADC, EEPROM atď.

Komunikácia SPI

Serial Peripheral Interface (SPI) je protokol rozhrania zbernice, ktorý pôvodne spustila spoločnosť Motorola Corp. Na komunikáciu používa štyri piny.

• SDI (vstup sériových dát)
• SDO (výstup sériových dát),
• SCLK (sériové hodiny)
• CS (Chip Select)

Má dva kolíky na prenos údajov nazývané SDI (sériový vstup údajov) a SDO (sériový výstup údajov). Pin SCLK (Serial -Clock) sa používa na synchronizáciu prenosu údajov a Master poskytuje tieto hodiny. PIN CS (Chip Select) používa master na výber podradeného zariadenia.

Zariadenia SPI majú 8-bitové posuvné registre na odosielanie a prijímanie údajov. Kedykoľvek master potrebuje odoslať údaje, umiestni údaje do posuvného registra a vygeneruje požadované hodiny. Kedykoľvek master chce čítať údaje, slave umiestňuje údaje do posuvného registra a master generuje požadované hodiny. Všimnite si toho, že SPI je plne duplexný komunikačný protokol, to znamená, že údaje o hlavných a podradených posuvných registroch sa vymieňajú súčasne.

ATmega32 má vstavaný modul SPI. Môže fungovať ako hlavné a podradené zariadenie SPI.

Komunikačné kolíky SPI v AVR ATmega sú:

• MISO (Master In Slave Out) = Master prijíma dáta a slave prenáša dáta cez tento pin.
• MOSI (Master Out Slave In) = Master vysiela dáta a slave prijíma dáta cez tento pin.
• SCK (Shift Clock) = Master generuje tieto hodiny pre komunikáciu, ktorú používa podriadené zariadenie. Sériové hodiny môže iniciovať iba master.
• SS (Slave Select) = Master môže vybrať slave cez tento pin.

Registrátory ATmega32 používané na konfiguráciu komunikácie SPI:

• Kontrolný register SPI,
• Register stavu SPI a
• Register údajov SPI.

SPCR: Register ovládania SPI

Bit 7 - (SPIE): Povoliť bit prerušenia SPI

1 = Povoliť prerušenie SPI. 0 = Vypnúť prerušenie SPI. Bit 6 - (SPE): SPI Povoliť bit 1 = Povoliť SPI. 0 = Vypnúť SPI. Bit 5 - (DORD): Bit poradia údajov 1 = LSB prenášaný ako prvý. 0 = MSB odoslané ako prvé. Bit 4 - (MSTR): Master/Slave Vyberte bit 1 = režim Master. 0 = Slave režim. Bit 3 - (CPOL): Vyberte bit polarity hodiny. 1 = Hodiny začínajú od logického. 0 = Hodiny začínajú od logickej nuly. Bit 2 - (CPHA): bit fázy výberu hodiny. 1 = Vzorka údajov na zadnej hodinovej hrane. 0 = Vzorka údajov na prednej hrane hodín. Bit 1: 0 - (SPR1): SPR0 Hodinová frekvencia SPI Vyberte bity

SPSR: Register stavu SPI

Bit 7 - SPIF: bit príznaku prerušenia SPI

Tento príznak sa nastaví po dokončení sériového prenosu. Nastavte si to aj vtedy, keď je pin PIN v hlavnom režime nízky. Môže generovať prerušenie, ak je povolený bit SPIE v SPCR a globálne prerušenie. Bit 6 - WCOL: Bit príznaku kolízie zápisu Tento bit sa nastaví, keď počas predchádzajúceho prenosu údajov dôjde k zápisu registra údajov SPI. Bit 5: 1 - Rezervované bity Bit 0 - SPI2X: Dvojitý bit SPI Speed Po nastavení sa rýchlosť SPI (frekvencia SCK) zdvojnásobí.

SPDR:

Bit 7: 0- Dátový register SPI slúži na prenos údajov medzi súborom Register a posuvným registrom SPI.

Zápis do SPDR iniciuje prenos dát.

Hlavný režim:

Master zapisuje dátový bajt do SPDR, zápis do SPDR spustí prenos údajov. 8-bitové dáta sa začnú presúvať smerom k slave a po úplnom posune bajtu sa generátor hodín SPI zastaví a nastaví sa bit SPIF.

Režim Slave:

Rozhranie Slave SPI zostáva v režime spánku, pokiaľ je pin PIN držaný masterom vysoko. Aktivuje sa iba vtedy, keď sa pin SS zníži na minimum, a spustí sa požadované údaje posunuté s prichádzajúcimi hodinami SCK z predlohy. A nastavte SPIF po úplnom posunutí bajtu.

Krok 3: Kódovanie a implementácie

Ako schéma zapojenia funguje dobre. Pripojte podľa schémy.

Kódy sú testované v mojom počítači.

Všetky tieto kódy sú získané z internetu po dlhom skúmaní.

Je náročné nájsť správny kód pre váš modul a samozrejme..

Mal som rovnaké problémy s pripojením a spustením.

Po 2 týždňoch testovania mnohých súborov programov som zistil, že táto sada kódov je správna.

Modul Arduino Nano 3.0 s CH340G USB-Serial-TTL. & ovládač je (CH341SER.zip) priložený k tomuto projektu.

Ide o perfektnú sadu programov na implementáciu tohto projektu.

„SPI.h“pochádza z predvolenej (softvérovej) knižnice Arduina.

Knižnica "MFRC" je vybavená skutočným kódovaním Arduino Nano …

Dúfam, že sa vám bude páčiť

Krok 4: Výsledky a závery

Výsledky sú uvedené v sériovom monitore Arduino, ktorý je schopný čítať a zapisovať sériové údaje (z počítača). Dokonca aj vy môžete používať Putty/Hyperterminal atď., Tiež nastavením sadzieb za boud, štart a stop bitov.

Použitý softvér:

• Arduino 1.0.5-r2
• CH341SER.zip pre FTDI (čip CH340G)
• Tmel/Hyperterminál je možné použiť aj na sériovú komunikáciu cez PC

Použitý hardvér

• Modul MFRC522+ SmartTag+ KeyChain - z „ebay.in“
• ARduino Nano 3.0 - z „ebay.in“