Interfață RFID ușoară MFRC522 cu Arduino Nano: 4 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:43

Controlul accesului este mecanismul din domeniile securității fizice și securității informațiilor, pentru a restricționa accesul / intrarea anonimă la resursele unei organizații sau ale unei zone geografice. Actul de acces poate însemna consumul, intrarea sau utilizarea. Permisiunea de a accesa o resursă se numește autorizare.

Siguranță fizică

Controlul accesului geografic poate fi pus în aplicare de către personal (de exemplu, polițist de frontieră, bouncer, verificator de bilete) sau cu un dispozitiv, cum ar fi un turnichet (poartă deflectoră). Un control al accesului în sens strict (controlul fizic al accesului în sine) este un sistem de verificare a prezenței autorizate, vezi de ex. Controler de bilete (transport). Un alt exemplu este controlul de ieșire, de ex. a unui magazin (checkout) sau a unei țări. [este necesară citarea]. Termenul control acces se referă la practica restricționării intrării într-o proprietate, o clădire sau o cameră persoanelor autorizate.

Securitatea informațiilor

Controlul electronic al accesului utilizează computere pentru a rezolva limitările blocărilor și cheilor mecanice. O gamă largă de acreditări poate fi utilizată pentru a înlocui cheile mecanice. Sistemul electronic de control al accesului acordă acces pe baza acreditării prezentate. Când se acordă accesul, ușa este deblocată pentru un timp prestabilit și tranzacția este înregistrată. Când accesul este refuzat, ușa rămâne blocată și tentativa de acces este înregistrată. De asemenea, sistemul va monitoriza ușa și alarma dacă ușa este deschisă forțat sau ținută deschisă prea mult timp după ce a fost deblocată.

Operațiuni în controlul accesului

Atunci când o acreditare este prezentată unui cititor (dispozitiv), cititorul trimite informațiile de acreditare, de obicei un număr, către un panou de control, un procesor foarte fiabil. Panoul de control compară numărul acreditării cu o listă de control acces, acordă sau respinge cererea prezentată și trimite un jurnal de tranzacții către o bază de date. Când accesul este refuzat pe baza listei de control al accesului, ușa rămâne blocată. Dacă există o potrivire între acreditări și lista de control acces, panoul de control acționează un releu care, la rândul său, deblochează ușa. De asemenea, panoul de control ignoră semnalul de deschidere a ușii pentru a preveni alarma. Adesea cititorul oferă feedback, cum ar fi un LED roșu intermitent pentru un acces refuzat și un LED verde intermitent pentru un acces acordat.

Factorii autentificării informațiilor:

• ceva ce utilizatorul știe, de ex. o parolă, o parolă sau un cod PIN
• ceva pe care îl are utilizatorul, cum ar fi cardul inteligent sau un portofel
• ceva care este utilizatorul, cum ar fi amprenta digitală, verificat prin măsurare bio-metrică.

Acreditare

O acreditare este un obiect fizic / tangibil, o bucată de cunoaștere sau o fațetă a ființei fizice a unei persoane, care permite accesul unei persoane la o instalație fizică dată sau la un sistem informatic bazat pe computer. De obicei, acreditările pot fi ceva ce o persoană știe (cum ar fi un număr sau cod PIN), ceva pe care îl are (cum ar fi o insignă de acces), ceva ce sunt (cum ar fi o caracteristică bio-metrică) sau o combinație a acestor elemente. Aceasta este cunoscută sub numele de autentificare multi-factor. Acreditarea tipică este un card de acces sau un portofoliu, iar software-ul mai nou poate transforma și smartphone-urile utilizatorilor în dispozitive de acces.

Tehnologii de card:

Inclusiv bandă magnetică, cod de bare, Wiegand, proximitate de 125 kHz, glisare pe 26 de biți a cardului, carduri inteligente de contact și carduri mai puțin inteligente de contact. De asemenea, sunt disponibile portofele, care sunt mai compacte decât cărțile de identitate, și se atașează la un inel de chei. Tehnologiile bio-metrice includ amprenta, recunoașterea facială, recunoașterea irisului, scanarea retinei, vocea și geometria mâinii. Tehnologiile bio-metrice încorporate găsite pe smartphone-urile mai noi pot fi, de asemenea, utilizate ca acreditări împreună cu software-ul de acces care rulează pe dispozitive mobile. În plus față de tehnologiile mai vechi de acces la carduri tradiționale, tehnologiile mai noi, cum ar fi comunicarea în câmp aproape (NFC) și Bluetooth cu energie redusă (BLE), au, de asemenea, potențialul de a comunica acreditările utilizatorilor cititorilor pentru acces la sistem sau la clădire.

Componente: Diverse componente ale sistemului de control sunt: -

• Un punct de control al accesului poate fi o ușă, turnichet, poartă de parcare, lift sau altă barieră fizică, unde acordarea accesului poate fi controlată electronic.
• De obicei, punctul de acces este o ușă.
• O ușă electronică de control al accesului poate conține mai multe elemente. Cel mai de bază, există o încuietoare electrică de sine stătătoare. Blocarea este deblocată de un operator cu comutator.
• Pentru a automatiza acest lucru, intervenția operatorului este înlocuită de un cititor. Cititorul ar putea fi o tastatură în care este introdus un cod, ar putea fi un cititor de carduri sau ar putea fi un cititor bio-metric.

Topologie:

Topologia predominantă în jurul anului 2009 este hub-ul și a vorbit cu un panou de control ca hub, iar cititoarele ca spițe. Funcțiile de căutare și control sunt de la panoul de control. Spițele comunică printr-o conexiune serială; de obicei RS-485. Unii producători împing procesul de luare a deciziilor la margine prin plasarea unui controler la ușă. Controlerele sunt activate IP și se conectează la o gazdă și la o bază de date utilizând rețele standard.

Tipuri de cititoare RDID:

1. Cititori de bază (neinteligenți): citiți pur și simplu numărul cardului sau codul PIN și redirecționați-l către un panou de control. În cazul identificării biometrice, astfel de cititori emit numărul de identificare al unui utilizator. De obicei, protocolul Wiegand este utilizat pentru transmiterea datelor către panoul de control, dar alte opțiuni precum RS-232, RS-485 și Clock / Data nu sunt neobișnuite. Acesta este cel mai popular tip de cititoare de control acces. Exemple de astfel de cititori sunt RF Tiny de RFLOGICS, ProxPoint de HID și P300 de Farpointe Data.
2. Cititoare semi-inteligente: au toate intrările și ieșirile necesare pentru a controla hardware-ul ușii (blocare, contact ușă, buton de ieșire), dar nu iau decizii de acces. Când un utilizator prezintă un card sau introduce un cod PIN, cititorul trimite informații către controlerul principal și așteaptă răspunsul acestuia. Dacă conexiunea la controlerul principal este întreruptă, astfel de cititoare nu mai funcționează sau funcționează într-un mod degradat. De obicei cititoarele semi-inteligente sunt conectate la un panou de control printr-o magistrală RS-485. Exemple de astfel de cititoare sunt InfoProx Lite IPL200 de CEM Systems și AP-510 de Apollo.
3. Cititoare inteligente: au toate intrările și ieșirile necesare pentru a controla hardware-ul ușii; au, de asemenea, memorie și putere de procesare necesare pentru a lua decizii de acces în mod independent. La fel ca cititoarele semi-inteligente, acestea sunt conectate la un panou de control printr-o magistrală RS-485. Panoul de control trimite actualizări de configurare și preia evenimente de la cititori. Exemple de astfel de cititoare ar putea fi InfoProx IPO200 de CEM Systems și AP-500 de Apollo. Există, de asemenea, o nouă generație de cititori inteligenți denumiți „cititori IP”. Sistemele cu cititoare IP nu au, de obicei, panouri de control tradiționale, iar cititorii comunică direct către un computer care acționează ca gazdă.

Riscuri de securitate:

Cel mai comun risc de securitate al intruziunii printr-un sistem de control al accesului este doar urmărirea unui utilizator legitim printr-o ușă, iar acest lucru este denumit „tailgating”. Adesea utilizatorul legitim va ține ușa intrusului. Acest risc poate fi redus la minimum prin instruirea în materie de securitate a populației de utilizatori.

Principalele categorii de control al accesului sunt:

• Controlul accesului obligatoriu
• Controlul accesului discreționar
• Controlul accesului bazat pe roluri
• Controlul accesului bazat pe reguli.

Pasul 1: Tehnologia RFID

Def: Identificarea prin frecvență radio (RFID) este utilizarea fără fir a câmpurilor electromagnetice pentru a transfera date, în scopul identificării și urmăririi automate a etichetelor atașate obiectelor. Etichetele conțin informații stocate electronic.

RFID este o tehnologie care încorporează utilizarea cuplării electromagnetice sau electrostatice în porțiunea de frecvență radio (RF) a spectrului electromagnetic pentru a identifica în mod unic un obiect, un animal sau o persoană.

Un cititor de identificare a frecvenței radio (cititor RFID) este un dispozitiv utilizat pentru a colecta informații de pe o etichetă RFID, care este utilizată pentru a urmări obiecte individuale. Undele radio sunt folosite pentru a transfera date de pe etichetă către un cititor.

Aplicații RFID:

1. Etichetele de urmărire a animalelor, introduse sub piele, pot avea dimensiunea orezului.
2. Etichetele pot fi în formă de șurub pentru a identifica copacii sau obiectele din lemn.
3. Card de credit în formă de utilizare în aplicații de acces.
4. Etichetele din plastic dur antifurt atașate mărfurilor din magazine sunt, de asemenea, etichete RFID.
5. Transponderele dreptunghiulare 120 x 100 x 50 milimetri sunt folosite pentru a urmări containerele de transport maritim sau mașinile grele, camioanele și vagoanele de cale ferată.
6. În laboratoarele securizate, intrările companiei și clădirile publice, drepturile de acces trebuie controlate.

Semnal:

Semnalul este necesar pentru a trezi sau a activa eticheta și este transmis prin antenă. Semnalul în sine este o formă de energie care poate fi utilizată pentru a alimenta eticheta. Transponderul este partea etichetei RFID care transformă acea frecvență radio în energie utilizabilă, precum și trimite și primește mesaje. Aplicațiile RFID pentru accesul personalului utilizează sisteme de frecvență joasă, 135 KHz, pentru detectarea insignelor.

Cerințe pentru RFID:

1. Un cititor conectat (sau integrat cu)
2. O antenă, care trimite un semnal radio
3. O etichetă (sau transponder) care returnează semnalul cu informații adăugate.

Cititorul RFID este de obicei conectat la un computer / sistem terț care acceptă (și stochează) evenimente legate de RFID și le utilizează pentru a declanșa acțiuni. În industria de securitate, acest sistem ar putea fi un sistem de control al accesului la clădiri, în industria parcărilor este cel mai probabil un sistem de gestionare a parcării sau de control al accesului vehiculelor. În biblioteci ar putea fi un sistem de gestionare a bibliotecilor.

Probleme comune cu RFID:

• Coliziunea cititorului:
• Coliziunea etichetei.

Coliziunea cititorului are loc atunci când semnalele de la doi sau mai mulți cititori se suprapun. Eticheta nu poate răspunde la interogări simultane. Sistemele trebuie configurate cu atenție pentru a evita această problemă. Sistemele trebuie configurate cu atenție pentru a evita această problemă; multe sisteme folosesc un protocol anti-coliziune (protocol de singulare). Protocoalele anti-coliziune permit etichetelor să se transforme pe rând în transmiterea către un cititor.

Coliziunea etichetelor are loc atunci când există multe etichete într-o zonă mică; dar, din moment ce timpul de citire este foarte rapid, furnizorilor le este mai ușor să dezvolte sisteme care să asigure că etichetele răspund pe rând.

Pasul 2: SPI cu schema de circuite

Atmega328 are SPI încorporat folosit pentru a comunica cu dispozitive SPI, cum ar fi ADC, EEPROM etc.

Comunicare SPI

Serial Peripheral Interface (SPI) este un protocol de conexiune de interfață de magistrală inițial inițiat de Motorola Corp. Folosește patru pini pentru comunicare.

• SDI (Serial Data Input)
• SDO (Serial Data Output),
• SCLK (Serial Clock)
• CS (Chip Select)

Are doi pini pentru transferul de date numit SDI (Serial Data Input) și SDO (Serial Data Output). PIN-ul SCLK (Serial -Clock) este utilizat pentru sincronizarea transferului de date, iar Master oferă acest ceas. Pinul CS (Chip Select) este utilizat de master pentru a selecta dispozitivul slave.

Dispozitivele SPI au registre de schimb pe 8 biți pentru a trimite și primi date. Ori de câte ori masterul trebuie să trimită date, acesta plasează datele în registrul de schimbare și generează ceasul necesar. Ori de câte ori masterul dorește să citească date, sclavul plasează date pe registrul de schimbare și masterul generează ceasul necesar. Rețineți că SPI este protocolul de comunicare full duplex, adică datele de pe registrele de schimbare master și slave se schimbă în același timp.

ATmega32 are modul SPI încorporat. Poate acționa ca dispozitiv SPI master și slave.

Pinii de comunicare SPI din AVR ATmega sunt:

• MISO (Master In Slave Out) = Master primește date și slave transmite date prin acest pin.
• MOSI (Master Out Slave In) = Master transmite date și slave primește date prin acest pin.
• SCK (Shift Clock) = Master generează acest ceas pentru comunicație, care este utilizat de dispozitivul slave. Numai maestrul poate iniția ceasul serial.
• SS (Slave Select) = Maestrul poate selecta sclavul prin acest pin.

ATmega32 Rgisters utilizate pentru a configura comunicarea SPI:

• Registrul de control SPI,
• Registrul statutului SPI și
• Registrul de date SPI.

SPCR: Registrul de control SPI

Bit 7 - (SPIE): bit de activare a întreruperii SPI

1 = Activați întreruperea SPI. 0 = Dezactivează întreruperea SPI. Bit 6 - (SPE): SPI Activare bit 1 = Activare SPI. 0 = Dezactivează SPI. Bitul 5 - (DORD): Ordinea de date bitul 1 = LSB transmis mai întâi. 0 = MSB transmis mai întâi. Bit 4 - (MSTR): Master / Slave Select bit 1 = modul Master. 0 = Mod sclav. Bit 3 - (CPOL): Bit de selectare polaritate ceas. 1 = Ceasul începe de la unul logic. 0 = Ceasul începe de la zero logic. Bit 2 - (CPHA): Bit de selectare fază ceas. 1 = Eșantion de date pe marginea ceasului final. 0 = Eșantion de date pe marginea ceasului principal. Bit 1: 0 - (SPR1): SPR0 SPI Clock Rate Select bits

SPSR: Registrul de stare SPI

Bit 7 - SPIF: bit de semnalizare întrerupere SPI

Acest semnalizator este setat când transferul serial este finalizat. De asemenea, setați-vă atunci când pinul SS este redus în modul master. Poate genera întrerupere atunci când bitul SPIE în SPCR și întreruperea globală sunt activate. Bit 6 - WCOL: Scriere bit de semnalizare coliziune Acest bit este setat când scrierea registrului de date SPI are loc în timpul transferului de date anterior. Bit 5: 1 - Biti rezervati Bit 0 - SPI2X: bit dublu SPI Speed Când este setat, viteza SPI (frecvența SCK) se dublează.

SPDR:

Bit 7: 0- Registrul de date SPI utilizat pentru a transfera date între fișierul de înregistrare și registrul de schimbare SPI.

Scrierea către SPDR inițiază transmiterea datelor.

Mod master:

Maestrul scrie octeți de date în SPDR, scriind în SPDR începe transmisia de date. Datele de 8 biți încep să se deplaseze spre sclav și după deplasarea completă de octeți, generatorul de ceas SPI se oprește și bitul SPIF este setat.

Mod sclav:

Interfața SPI Slave rămâne în stare de repaus atâta timp cât pinul SS este susținut de master. Se activează numai atunci când pinul SS este scăzut și pornește datele solicitate schimbate cu ceasul SCK de la master. Și setați SPIF după deplasarea completă a unui octet.

Pasul 3: Codificare și implementări

Ca schemă de circuit, funcționează bine. Vă rugăm să vă conectați ca diagramă.

Codurile sunt testate pe computerul meu.

Toate aceste coduri sunt extrase de pe internet după o lungă explorare.

Este agitat să găsești un cod corect pentru modulul tău și bineînțeles..

Am avut aceleași probleme de conectare și de alergare.

După 2 săptămâni de testare a multor seturi de programe, am constatat că acest set de coduri este corect.

Modul Arduino Nano 3.0 cu CH340G USB-Serial-TTL. & driverul este (CH341SER.zip) atașat la acest proiect.

Acestea sunt un set perfect de programe pentru implementarea acestui proiect.

„SPI.h” provine din biblioteca implicită (software) Arduino.

Biblioteca "MFRC" este oferită cu codificare Arduino Nano reală …

Sper că vă veți bucura

Pasul 4: Rezultate și concluzii

Rezultatele sunt afișate în monitorul serial Arduino, care este capabil să citească-scrie date seriale (de la PC). Chiar și puteți utiliza Putty / Hyperterminal etc., de asemenea, setând boud-rate, start și stop bits.

Software folosit:

• Arduino 1.0.5-r2
• CH341SER.zip pentru FTDI (cip CH340G)
• Putty / Hyperterminal poate fi, de asemenea, utilizat pentru comunicarea serială prin PC

Hardware folosit

• Modul MFRC522 + SmartTag + KeyChain - de la "ebay.in"
• ARduino Nano 3.0 - de la "ebay.in"