Lengvas RFID MFRC522 sąsaja su „Arduino Nano“: 4 žingsniai (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:46

Prieigos kontrolė yra mechanizmas fizinės ir informacijos saugumo srityse, siekiant apriboti anoniminę prieigą prie organizacijos išteklių ar geografinės vietovės. Prieigos veiksmas gali reikšti vartojimą, įėjimą ar naudojimą. Leidimas pasiekti išteklius vadinamas autorizacija.

Fizinis saugumas

Geografinę prieigos kontrolę gali vykdyti darbuotojai (pvz., Pasienio sargybinis, atmušėjas, bilietų tikrintojas) arba naudojant tokį įrenginį kaip posūkis (pertvaros vartai). Prieigos kontrolė siaurąja prasme (fiziškai pati prieigos kontrolė) yra įgalioto buvimo tikrinimo sistema, žr. Bilietų kontrolierius (transportavimas). Kitas pavyzdys - išėjimo valdymas, pvz. parduotuvėje (kasoje) ar šalyje. [reikalinga citata]. Įėjimo kontrolės sąvoka reiškia praktiką apriboti įėjimą į turtą, pastatą ar kambarį tik įgaliotiems asmenims.

Informacijos saugumas

Elektroninė prieigos kontrolė naudoja kompiuterius, kad išspręstų mechaninių spynų ir raktų apribojimus. Mechaninius raktus galima pakeisti įvairiais įgaliojimais. Elektroninė prieigos kontrolės sistema suteikia prieigą pagal pateiktus įgaliojimus. Kai suteikiama prieiga, durys atrakinamos iš anksto nustatytam laikui ir sandoris įrašomas. Atsisakius patekti, durys lieka užrakintos, o bandymas įeiti įrašomas. Sistema taip pat stebės duris ir signalizuos, jei durys bus atidarytos arba atidarytos per ilgai po atrakinimo.

Prieigos valdymo operacijos

Kai skaitytojui (įrenginiui) pateikiami įgaliojimai, skaitytojas siunčia kredencialų informaciją, dažniausiai skaičių, į valdymo skydelį, labai patikimą procesorių. Valdymo skydas palygina įgaliojimo numerį su prieigos kontrolės sąrašu, suteikia arba atmeta pateiktą užklausą ir siunčia operacijų žurnalą į duomenų bazę. Kai prieiga neleidžiama remiantis prieigos kontrolės sąrašu, durys lieka užrakintos. Jei tarp įgaliojimų ir prieigos kontrolės sąrašo sutampa, valdymo pultas valdo relę, kuri savo ruožtu atrakina duris. Valdymo pultas taip pat ignoruoja durelių atidarymo signalą, kad išvengtų pavojaus signalo. Dažnai skaitytojas pateikia grįžtamąjį ryšį, pvz., Mirksi raudonas šviesos diodas, kai prieiga uždrausta, ir mirksi žalias šviesos diodas, kai suteikiama prieiga.

Informacijos autentifikavimo veiksniai:

• ką vartotojas žino, pvz. slaptažodį, slaptafrazę arba PIN kodą
• tai, ką turi vartotojas, pavyzdžiui, intelektualioji kortelė ar raktų pakabukas
• kažkas, kas yra naudotojas, pvz., pirštų atspaudai, patikrinami naudojant biometrinius matavimus.

Įgaliojimai

Įgaliojimas yra fizinis/apčiuopiamas objektas, žinios ar asmens fizinės būties bruožas, leidžiantis asmeniui naudotis tam tikra fizine įranga ar kompiuterine informacine sistema. Paprastai įgaliojimai gali būti kažkas, ką žmogus žino (pvz., Numeris ar PIN kodas), kažkas, ką jie turi (pvz., Prieigos ženklelis), kažkas, kas jie yra (pvz., Biometrinė funkcija), arba kai kurie šių elementų deriniai. Tai žinoma kaip kelių veiksnių autentifikavimas. Įprasti įgaliojimai yra prieigos kortelė arba raktų pakabukas, o naujesnė programinė įranga taip pat gali paversti vartotojų išmaniuosius telefonus prieigos prietaisais.

Kortelių technologijos:

Įskaitant magnetinę juostelę, brūkšninį kodą, „Wiegand“, 125 kHz artumą, 26 bitų perbraukimą kortele, kontaktines lustines korteles ir kontaktus mažiau. Taip pat yra raktų pakabukai, kurie yra kompaktiškesni už asmens tapatybės korteles ir tvirtinami prie raktų žiedo. Biometrinės technologijos apima pirštų atspaudus, veido atpažinimą, rainelės atpažinimą, tinklainės nuskaitymą, balso ir rankos geometriją. Naujausiuose išmaniuosiuose telefonuose esančios integruotos biometrinės technologijos taip pat gali būti naudojamos kaip įgaliojimai kartu su prieigos programine įranga, veikiančia mobiliuosiuose įrenginiuose. Be senesnių tradicinių prieigos prie kortelių technologijų, naujesnės technologijos, tokios kaip artimojo lauko ryšys (NFC) ir mažos energijos „Bluetooth“(BLE), taip pat gali perduoti vartotojo kredencialus skaitytojams, kad jie galėtų naudotis sistema ar pastatu.

Komponentai: Įvairūs valdymo sistemos komponentai yra:-

• Prieigos kontrolės taškas gali būti durys, vartai, stovėjimo vartai, liftas ar kita fizinė kliūtis, kur prieigą galima valdyti elektroniniu būdu.
• Paprastai prieigos taškas yra durys.
• Elektroninėse prieigos kontrolės duryse gali būti keli elementai. Pati paprasčiausia yra atskira elektrinė spyna. Užraktą atrakina operatorius su jungikliu.
• Norėdami tai automatizuoti, operatoriaus įsikišimą pakeičia skaitytuvas. Skaitytuvas gali būti klaviatūra, kurioje įvedamas kodas, tai gali būti kortelių skaitytuvas arba biometrinis skaitytuvas.

Topologija:

Vyraujanti topologija maždaug 2009 m. Peržiūros ir valdymo funkcijas atlieka valdymo skydelis. Stipinai bendrauja per nuoseklųjį ryšį; paprastai RS-485. Kai kurie gamintojai sprendimų priėmimą pastumia į kraštą, prie durų pastatydami valdiklį. Valdikliai yra įjungti IP ir jungiasi prie pagrindinio kompiuterio ir duomenų bazės naudojant standartinius tinklus.

RDID skaitytuvų tipai:

1. Pagrindiniai (ne intelektualūs) skaitytuvai: tiesiog perskaitykite kortelės numerį arba PIN kodą ir persiųskite jį į valdymo skydelį. Biometrinio identifikavimo atveju tokie skaitytuvai pateikia vartotojo ID numerį. Paprastai „Wiegand“protokolas naudojamas duomenims perduoti į valdymo skydelį, tačiau kitos parinktys, tokios kaip RS-232, RS-485 ir „Clock/Data“, nėra neįprastos. Tai yra populiariausias prieigos kontrolės skaitytuvų tipas. Tokių skaitytuvų pavyzdžiai yra „RF Tiny by RFLOGICS“, „ProxPoint by HID“ir „P300 by Farpointe Data“.
2. Pusiau intelektualūs skaitytuvai: turi visus įėjimus ir išėjimus, būtinus durų aparatinei įrangai valdyti (užraktas, durų kontaktas, išėjimo mygtukas), tačiau nepriima jokių prieigos sprendimų. Kai vartotojas pristato kortelę arba įveda PIN kodą, skaitytuvas siunčia informaciją pagrindiniam valdikliui ir laukia atsakymo. Jei ryšys su pagrindiniu valdikliu nutrūksta, tokie skaitytuvai nustoja veikti arba neveikia prastu režimu. Paprastai pusiau intelektualūs skaitytuvai yra prijungti prie valdymo pulto per RS-485 magistralę. Tokių skaitytuvų pavyzdžiai yra „CEM Systems“„InfoProx Lite IPL200“ir „Apollo“AP-510.
3. Pažangūs skaitytuvai: turi visus įėjimus ir išėjimus, būtinus durų aparatūrai valdyti; jie taip pat turi atminties ir apdorojimo galios, būtinos norint savarankiškai priimti sprendimus dėl prieigos. Kaip ir pusiau intelektualūs skaitytuvai, jie yra prijungti prie valdymo pulto per RS-485 magistralę. Valdymo skydas siunčia konfigūracijos atnaujinimus ir nuskaito įvykius iš skaitytuvų. Tokių skaitytuvų pavyzdžiai galėtų būti „CEM Systems“„InfoProx IPO200“ir „Apollo“AP-500. Taip pat yra naujos kartos protingi skaitytojai, vadinami „IP skaitytojais“. Sistemos su IP skaitytuvais paprastai neturi tradicinių valdymo skydų, o skaitytojai tiesiogiai bendrauja su kompiuteriu, kuris veikia kaip pagrindinis kompiuteris.

Saugumo rizika:

Dažniausia saugumo rizika, susijusi su įsibrovimu per prieigos kontrolės sistemą, yra tiesiog sekti teisėtą vartotoją pro duris, ir tai vadinama „bagažine“. Dažnai teisėtas vartotojas laikys įsibrovėlio duris. Ši rizika gali būti sumažinta mokant vartotojų informuotumą apie saugumą.

Pagrindinės prieigos kontrolės kategorijos yra šios:

• Privaloma prieigos kontrolė
• Nepriklausoma prieigos kontrolė
• Vaidmenimis pagrįsta prieigos kontrolė
• Taisyklėmis pagrįsta prieigos kontrolė.

1 žingsnis: RFID technologija

Apibrėžimas: radijo dažnio identifikavimas (RFID)-tai belaidis elektromagnetinių laukų naudojimas duomenims perduoti, siekiant automatiškai identifikuoti ir sekti žymes, pritvirtintas prie objektų. Žymose yra elektroniniu būdu saugoma informacija.

RFID yra technologija, apimanti elektromagnetinės arba elektrostatinės jungties naudojimą elektromagnetinio spektro radijo dažnio (RF) dalyje, kad būtų galima unikaliai identifikuoti objektą, gyvūną ar asmenį.

Radijo dažnio atpažinimo skaitytuvas (RFID skaitytuvas) yra įrenginys, naudojamas informacijai rinkti iš RFID žymos, kuri naudojama atskiriems objektams sekti. Radijo bangos naudojamos duomenims perkelti iš žymos į skaitytuvą.

RFID taikymas:

1. Gyvūnų sekimo žymos, įterptos po oda, gali būti ryžių dydžio.
2. Žymės gali būti varžto formos, kad būtų galima atpažinti medžius ar medinius daiktus.
3. Kredito kortelės formos, skirtos naudoti prieigos programose.
4. Apsaugos nuo vagysčių kieto plastiko etiketės, pritvirtintos prie prekių parduotuvėse, taip pat yra RFID žymos.
5. Sunkūs 120 x 100 x 50 mm stačiakampiai atsakikliai naudojami gabenimo konteineriams arba sunkioms mašinoms, sunkvežimiams ir geležinkelio vagonams sekti.
6. Saugiose laboratorijose, įmonių įėjimuose ir viešuosiuose pastatuose turi būti kontroliuojamos prieigos teisės.

Signalas:

Signalas yra būtinas žadinimui pažadinti arba įjungti ir yra perduodamas per anteną. Pats signalas yra energijos forma, kuri gali būti naudojama žymei maitinti. Atsakiklis yra RFID žymos dalis, kuri tą radijo dažnį paverčia tinkama energija, taip pat siunčia ir gauna pranešimus. RFID programose, skirtose prieigai prie personalo, paprastai naudojamos žemo dažnio, 135 KHz, ženklelio aptikimo sistemos.

Reikalavimai RFID:

1. Skaitytuvas, prijungtas prie (arba integruotas)
2. Antena, kuri siunčia radijo signalą
3. Žyma (arba atsakiklis), kuri grąžina signalą su pridėta informacija.

RFID skaitytuvas paprastai yra prijungtas prie kompiuterio/trečiosios šalies sistemos, kuri priima (ir saugo) su RFID susijusius įvykius ir naudoja šiuos įvykius, kad suaktyvintų veiksmus. Saugumo pramonėje ta sistema gali būti pastato įėjimo kontrolės sistema, automobilių stovėjimo aikštelėje tai greičiausiai automobilių stovėjimo aikštelės valdymo arba transporto prieigos kontrolės sistema. Bibliotekose tai gali būti bibliotekų valdymo sistema.

Dažniausios RFID problemos:

• Skaitytojų susidūrimas:
• Žymų susidūrimas.

Skaitytojų susidūrimas įvyksta, kai dviejų ar daugiau skaitytojų signalai sutampa. Žyma negali atsakyti į užklausas vienu metu. Siekiant išvengti šios problemos, sistemos turi būti kruopščiai nustatytos. Siekiant išvengti šios problemos, sistemos turi būti kruopščiai nustatytos; daugelyje sistemų naudojamas apsaugos nuo susidūrimo protokolas (singuliacijos protokolas). Apsaugos nuo susidūrimo protokolai leidžia žymėms pakaitomis perduoti skaitytojui.

Žymų susidūrimas įvyksta, kai mažame plote yra daug žymių; tačiau kadangi skaitymo laikas yra labai greitas, pardavėjams lengviau sukurti sistemas, užtikrinančias, kad žymos reaguotų viena po kitos.

2 žingsnis: SPI su grandinės diagrama

„Atmega328“turi integruotą SPI, skirtą bendrauti su įrenginiais, kuriuose įgalintas SPI, pvz., ADC, EEPROM ir kt.

SPI komunikacija

Serijinė periferinė sąsaja (SPI) yra magistralės sąsajos ryšio protokolas, kurį iš pradžių pradėjo „Motorola Corp.“. Bendravimui naudojami keturi kaiščiai.

• SDI (nuoseklus duomenų įvestis)
• SDO (serijos duomenų išvestis),
• SCLK (serijinis laikrodis)
• CS (lusto pasirinkimas)

Jame yra du duomenų perdavimo kaiščiai, vadinami SDI (serijos duomenų įvestis) ir SDO (serijinių duomenų išvestis). SCLK (serijinis laikrodis) kaištis naudojamas duomenų perdavimui sinchronizuoti, o „Master“pateikia šį laikrodį. CS (lusto pasirinkimas) kaištį meistras naudoja vergiškam įrenginiui pasirinkti.

SPI įrenginiai turi 8 bitų poslinkių registrus duomenims siųsti ir gauti. Kai kapitonui reikia siųsti duomenis, jis patalpina duomenis į pamainų registrą ir sukuria reikiamą laikrodį. Kai šeimininkas nori skaityti duomenis, vergas patalpina duomenis į pamainų registrą ir meistras sukuria reikiamą laikrodį. Atkreipkite dėmesį, kad SPI yra visiškai dvipusis ryšio protokolas, ty duomenys apie pagrindinius ir pavaldžius poslinkių registrus keičiami tuo pačiu metu.

„ATmega32“turi įmontuotą SPI modulį. Jis gali veikti kaip pagrindinis ir pavaldus SPI įrenginys.

SPR ryšio kaiščiai „AVR ATmega“yra:

• MISO (Master In Slave Out) = Pagrindinis gauna duomenis, o vergas perduoda duomenis per šį kaištį.
• MOSI (Master Out Slave In) = Pagrindinis perduoda duomenis, o vergas gauna duomenis per šį kaištį.
• SCK („Shift Clock“) = „Master“sukuria šį laikrodį ryšiui, kurį naudoja slave įrenginys. Tik meistras gali inicijuoti serijinį laikrodį.
• SS (Slave Select) = Valdytojas gali pasirinkti vergą per šį kaištį.

„ATmega32“registrai, naudojami sukonfigūruoti SPI ryšį:

• SPI kontrolės registras,
• SPI būsenos registras ir
• SPI duomenų registras.

SPCR: SPI valdymo registras

7 bitas - (SPIE): SPI pertraukimo įjungimo bitas

1 = Įgalinti SPI pertraukimą. 0 = išjungti SPI pertraukimą. 6 bitas - (SPE): SPI Enable bit 1 = Įgalinti SPI. 0 = išjungti SPI. 5 bitas - (DORD): Duomenų užsakymo bitas 1 = LSB perduodamas pirmiausia. 0 = pirmiausia perduodama MSB. 4 bitas - (MSTR): pagrindinis/pavaldus pasirinkimas 1 bitas = pagrindinis režimas. 0 = pavergimo režimas. 3 bitas - (CPOL): laikrodžio poliškumo pasirinkimo bitas. 1 = Laikrodis prasideda nuo loginio. 0 = Laikrodis prasideda nuo loginio nulio. 2 bitas - (CPHA): laikrodžio fazės pasirinkimo bitas. 1 = duomenų pavyzdys ant galinio laikrodžio krašto. 0 = duomenų pavyzdys priekiniame laikrodžio krašte. 1 bitas: 0 - (SPR1): SPR0 SPI Clock Rate Select bitai

SPSR: SPI būsenos registras

7 bitas - SPIF: SPI pertraukos vėliavos bitas

Ši vėliava nustatoma, kai serijinis perdavimas yra baigtas. Taip pat nustatykite, kai SS kaištis yra žemas pagrindiniame režime. Tai gali sukelti pertraukimą, kai įjungtas SPIE bitas SPCR ir visuotinis pertraukimas. 6 bitas - WCOL: rašymo susidūrimo žymos bitas Šis bitas nustatomas, kai SPI duomenų registro įrašymas įvyksta ankstesnio duomenų perdavimo metu. 5 bitas: 1 - rezervuoti bitai 0 bitas - SPI2X: dvigubas SPI greičio bitas Nustačius, SPI greitis (SCK dažnis) padvigubėja.

SPDR:

7 bitas: 0- SPI duomenų registras, naudojamas duomenims perkelti iš registro failo į SPI poslinkių registrą.

Rašymas į SPDR inicijuoja duomenų perdavimą.

Pagrindinis režimas:

Pagrindinis rašo duomenų baitą SPDR, rašydamas į SPDR pradeda duomenų perdavimą. 8 bitų duomenys pradeda pasislinkti vergo link, o po visiško baitų perkėlimo SPI laikrodžio generatorius sustoja ir nustatomas SPIF bitas.

Slave režimas:

Slave SPI sąsaja išlieka miego būsena, kol SS kaištis yra aukštai viršininkas. Ji aktyvuojasi tik tada, kai SS kaištis nusileidžia žemai, ir pradedami prašomi duomenys, perkeliami iš pagrindinio įeinančio SCK laikrodžio. Ir visiškai pakeisdami baitą nustatykite SPIF.

3 žingsnis: kodavimas ir diegimas

Kaip schema veikia gerai. Prijunkite kaip schema.

Kodai yra išbandyti mano kompiuteryje.

Visi šie kodai išgauti iš interneto po ilgo tyrinėjimo.

Sunku rasti tinkamą modulio kodą ir, žinoma.

Aš turėjau tas pačias problemas prisijungti ir paleisti.

Po 2 savaičių išbandžius daugybę programų, radau, kad šis kodų rinkinys yra teisingas.

„Arduino Nano 3.0“modulis su CH340G USB-Serial-TTL. „& driver“(CH341SER.zip) pridedamas prie šio projekto.

Tai puikus programų rinkinys šiam projektui įgyvendinti.

„SPI.h“yra iš „Arduino“(programinės įrangos) numatytosios bibliotekos.

„MFRC“biblioteka pateikiama su tikruoju „Arduino Nano“kodavimu …

Tikiuosi, jums patiks

4 žingsnis: Rezultatai ir išvados

Rezultatai rodomi „Arduino“serijos monitoriuje, kuris gali skaityti ir rašyti serijinius duomenis (iš kompiuterio). Netgi jūs galite naudoti glaistą/hiperterminalą ir tt, taip pat nustatydami budo rodiklius, pradžios ir sustabdymo bitus.

Naudota programinė įranga:

• „Arduino 1.0.5-r2“
• CH341SER.zip, skirtas FTDI (CH340G lustas)
• „Putty/Hyperterminal“taip pat gali būti naudojamas nuosekliam ryšiui per kompiuterį

Naudota aparatinė įranga

• MFRC522 modulis+ „SmartTag“+ „KeyChain“- iš „ebay.in“
• „ARduino Nano 3.0“- iš „ebay.in“