Основы робототехники

Подключение RFID к Arduino с помощью RC522 и RDM3600

Содержание

RFID метки стали неотъемлемой частью нашей жизни, без них немыслимы современные системы автоматизации и умные устройства. Ардуино предоставляет нам отличные возможности использовать современные технологии даже в начальных проектах. В этой статье мы расскажем, что такое RFID, сделаем обзор стандартов , типов карточек, узнаем как подключать популярные RFID-считыватели RC522 и RDM3600 к Arduino.

Что такое RFID

RFID (радиочастотная идентификация) – это метод обеспечения передачи, записи и хранения данных при помощи радиосигналов. Каждая RFID-система включает в себя считыватель/ридер и RFID-метку, в которой хранятся данные. Метки состоят из двух частей – интегральной схемы и антенны. Интегральная схема позволяет хранить и обрабатывать данные, антенна – принимать и передавать информацию.

Все RFID-системы можно разделить по дальности действия:

  • Ближней идентификации – расстояние не более 20 см;
  • Средней идентификации – расстояние от 20 см до 5 м;
  • Дальней идентификации – максимум 300 м.

С точки зрения частот можно выделить:

  • Системы, работающие в низкочастотном диапазоне (125 кГц, 134 кГц);
  • Работающие в среднечастотном диапазоне (13,56 МГц);
  • Работающие в высокочастотном диапазоне (800 МГц – 2, 4 ГГц).

Наиболее популярным диапазоном является среднечастотным – он широко используется в транспортных приложениях и других проектах, где требуется перезаписывание карт. Основными стандартами являются ISO 14443, ISO 15693 и EPC. На основе стандарта ISO 14443 изготавливаются смарт-карты. ISO 15693 используется для перезаписывания меток. EPC – аналог штрихкодов, имеет более простую и понятную структуру.

ВЧ диапазон начали использовать недавно, в основном его применяют для складских приложений. Для этого диапазона используются стандарты ISO 18000 и EPC. Стандарты ISO 18000 вызывают наибольший интерес, они используются в приложениях с метками с увеличенной дальностью. Для ISO 18000 также можно выделить несколько стандартов, различающихся по частоте:

  • ISO 18000-1 (определение тех параметров, которые необходимо стандартизировать);
  • ISO 18000-2 (для параметров с бесконтактным интерфейсом связи менее 135 кГц);
  • ISO 18000-3 (для бесконтактного интерфейса на частоте 13,56 МГц);
  • ISO 18000-4 (для частоты 2, 45 ГГц);
  • ISO 18000-6 (для частоты 860-930МГц);
  • ISO 18000-7 (для частоты 433 МГц).

Преимущества RFID

  • Не требуется прямая видимость;
  • Практически 100% идентификация сигнала;
  • Возможность применения в агрессивной среде;
  • Долгий срок службы;
  • RFID-метку трудно подделать;
  • Возможность хранения и передачи большого объема информации.

Области применения RFID идентификации

RFID-технология часто используется в розничной торговле, библиотеках и архивах, логистике, системах контроля и управления доступом (СКУД), инициализации людей, удостоверении подлинности товаров.

Для идентификации персонала самым популярным форматом являются пластиковые бесконтактные карты и бесконтактные брелки. С их помощью можно регистрировать вход/выход объектов на территории через точки прохода – ворота, КПП. Основной задачей СКУД является управление доступом например, ограничение в доступе на какую-либо территорию, идентификация лиц, которые могут попадать на территорию. Также могут решаться и дополнительные задачи – контроль рабочего времени для персонала, ведение базы посетителей, работа с системами безопасности, расчет заработной платы.

RFID-брелки используются и для подъездных домофонов. Для открытия дверей чаще всего используются брелки Proximity, то есть брелки ближнего действия, работающие на расстоянии 10-15 см. Proximity также делятся на несколько форматов – наиболее популярные на сегодняшний день EM-Marin, HID для бесконтактных ключей и MIFARE, к которым относятся бесконтактные смарт карты.

Краткое описание Arduino модулей

Модуль Arduino RFID RC522

Модуль RFID RC522 выполнен на основе схемы MFRC522, которая обеспечивает беспроводную коммуникацию на частоте 13,56 МГц. Подключать микросхему можно по интерфейсу SPI, I2c и UART. Стандарт протокола NFC Reader ISO 14443.

Технические характеристики модуля RFID RC522:

  • Напряжение питания 3,3 В;
  • Максимальный потребляемый ток 30 мА;
  • Частотная полоса 13,55-13,57 МГц;
  • Расстояние считывания до 25 мм;
  • Рабочая температура от -20С до 80 С.

Распиновка модуля изображена на рисунке. Контакт SDA (SS, CS, NSS) отвечает за выбор ведомого устройства. Выход SCK является тактовым сигналом SPI. MOSI – отвечает за передачу данных от мастера к ведомому, MISO – от ведомого к мастеру. IRQ – выполняет прерывание. RST – выполняет прерывание.

RFID

RDM6300 – бесконтактный считыватель, который используется для дистанционного считывания номера RFID брелка и передачи номера через UART на микроконтроллер, управляющий замком в системах доступа. Устройство обладает несколькими преимуществами – невысокая цена и простота в установке. Чаще всего используется в системах контроля доступа в дома, гаражи, офисы, квартиры и другие здания с электромеханическим замком. Считыватель используется для чтения карт EM4100/TK4100. RDM6300 может монтироваться в стену или в корпус. В качестве микроконтроллера обычно применяется Ардуино.

Технические характеристики RDM6300:

  • Максимальный потребляемый ток 50 мА;
  • Напряжение питания 5 В;
  • Рабочая частота 125 кГц;
  • Рабочие температуры от -10С до 70 С.

RFID

Распиновка изображена на рисунке.

RFID

Пин TX отвечает за передачу данных, RX – за прием. 3 выход не используется.

Для P2 выходы ANT1 и ANT2 используются для подключения антенны.

Подключение RC522 к Ардуино

Для подключения понадобятся плата Ардуино, считыватель RC522, компьютер, провода и беспроводная RFID метка.

Подключается модуль RC522 к ардуино по следующей схеме:

Подключение RFID к Arduino с помощью RC522 и RDM3600

Напряжение питания обеспечивается от 2,5 до 3,3 В. Выход RST подключается к D9 пину на ардуино, SDA – к D10, MOSI – D11, MISO – D12, SCK – D13. В данном случае рассмотрены платы Arduino Nano v3 и Arduino Uno. После того как все будет подключено, на RC522 загорится индикатор.

Плата Ардуино оснащена дополнительным разъемом ICSP, который используется для работы по интерфейсу SPI. Распиновка для него изображена на рисунке, выводы с модуля RC522 можно подключить к этому разъему.

Для работы с модулем нужно установить библиотеку RFID Library for MFRC522. После установки нужно загрузить тестовый скетч для считывания номера карты cardRead, включить мониторинг последовательного порта. Затем метку нужно поднести к ридеру, произойдет инициализация метки и на мониторе появится следующее:

RFID

В данном примере произведено считывание трех различных меток.

Можно выбрать другой пример – DumpInfo, который также считает данные с карты. В результате на экране появятся тип карты и информация, которая состоит из 16 сектором памяти по 4 блока.


Источник: arduinomaster.ru