Enostaven vmesnik RFID MFRC522 z Arduino Nano: 4 koraki (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:04

Nadzor dostopa je mehanizem na področju fizične varnosti in varovanja informacij, ki omejuje anonimni dostop/vstop do virov organizacije ali geografskega območja. Dejanje dostopa lahko pomeni porabo, vnos ali uporabo. Dovoljenje za dostop do vira se imenuje avtorizacija.

Fizična varnost

Geografsko kontrolo dostopa lahko izvaja osebje (npr. Mejna straža, odbijalci, preverjalci vozovnic) ali z napravo, kot je nagib (pregrada). Nadzor dostopa v ožjem pomenu (fizično nadzor dostopa sam) je sistem preverjanja pooblaščene prisotnosti, glej npr. Krmilnik vstopnic (prevoz). Drug primer je nadzor izhoda, npr. trgovine (blagajne) ali države. [potreben citat]. Izraz nadzor dostopa se nanaša na prakso omejevanja vhoda v nepremičnino, zgradbo ali sobo pooblaščenim osebam.

Varnost informacij

Elektronski nadzor dostopa uporablja računalnike za reševanje omejitev mehanskih ključavnic in ključev. Za zamenjavo mehanskih ključev lahko uporabite široko paleto poverilnic. Elektronski sistem za nadzor dostopa odobri dostop na podlagi predloženih poverilnic. Ko je dostop odobren, se vrata odklenejo za vnaprej določen čas in transakcija se zabeleži. Ko je dostop zavrnjen, vrata ostanejo zaklenjena in poskus dostopa se zabeleži. Sistem bo spremljal tudi vrata in alarm, če so vrata po odklepanju prisilno odprta ali predolgo odprta.

Operacije pri nadzoru dostopa

Ko je poverilnica predstavljena bralcu (napravi), bralec pošlje podatke o poverilnicah, običajno številko, na nadzorno ploščo, zelo zanesljiv procesor. Nadzorna plošča primerja številko poverilnice s seznamom za nadzor dostopa, odobri ali zavrne predloženo zahtevo in pošlje dnevnik transakcij v bazo podatkov. Ko je dostop zavrnjen na podlagi seznama za nadzor dostopa, ostanejo vrata zaklenjena. Če se poverilnica in seznam za nadzor dostopa ujemata, nadzorna plošča aktivira rele, ki odklene vrata. Nadzorna plošča tudi prezre signal odpiranja vrat, da prepreči alarm. Bralnik pogosto poda povratne informacije, na primer utripajoča rdeča LED za zavrnjen dostop in utripajoča zelena LED za odobren dostop.

Dejavniki preverjanja pristnosti informacij:

• nekaj, kar uporabnik pozna, npr. geslo, geslo ali PIN
• nekaj, kar ima uporabnik, na primer pametno kartico ali obesek za ključe
• nekaj, kar uporabnik, na primer prstni odtis, preveri z biometrično meritvijo.

Poverilnice

Poverilnica je fizični/otipljivi predmet, del znanja ali vidik človekovega fizičnega bitja, ki posamezniku omogoča dostop do določenega fizičnega objekta ali računalniško podprtega informacijskega sistema. Običajno so poverilnice lahko nekaj, kar oseba pozna (na primer številko ali PIN), nekaj, kar ima (na primer značko za dostop), nekaj, kar je (na primer biometrična funkcija) ali neka kombinacija teh elementov. To je znano kot večfaktorska avtentikacija. Tipična poverilnica je kartica za dostop ali ključek, novejša programska oprema pa lahko uporabnikove pametne telefone spremeni tudi v dostopne naprave.

Kartične tehnologije:

Vključno z magnetnim trakom, črtno kodo, Wiegandom, bližino 125 kHz, 26-bitnim vlečenjem kartice, kontaktnimi pametnimi karticami in manj pametnimi karticami za stike. Na voljo so tudi obeski za ključe, ki so bolj kompaktni od osebnih izkaznic in pritrjeni na obesek za ključe. Biometrične tehnologije vključujejo prstne odtise, prepoznavanje obraza, prepoznavanje šarenice, skeniranje mrežnice, glas in geometrijo rok. Vgrajene biometrične tehnologije, ki jih najdemo na novejših pametnih telefonih, lahko uporabimo tudi kot poverilnice v povezavi s programsko opremo za dostop, ki se izvaja na mobilnih napravah. Poleg starejših, bolj tradicionalnih tehnologij dostopa do kartic, imajo novejše tehnologije, kot sta komunikacija v bližnjem polju (NFC) in nizka poraba energije Bluetooth (BLE), potencial za sporočanje uporabniških poverilnic bralcem za sistemski ali stavbni dostop.

Komponente: Različne komponente nadzornega sistema so:-

• Kontrolna točka za dostop so lahko vrata, ročaji, parkirna vrata, dvigalo ali druga fizična ovira, kjer je dovoljenje za dostop mogoče elektronsko nadzorovati.
• Običajno je dostopna točka vrata.
• Elektronska vrata za nadzor dostopa lahko vsebujejo več elementov. Najosnovnejša je samostojna električna ključavnica. Zaklepanje odklene upravljavec s stikalom.
• Za avtomatizacijo posega operaterja nadomesti bralnik. Bralnik je lahko tipkovnica, kjer je vnesena koda, lahko je bralnik kartic ali bralnik biometričnih podatkov.

Topologija:

Prevladujoča topologija okoli leta 2009 je pesto in je govorila z nadzorno ploščo kot pesto, bralci pa kot napere. Funkcije iskanja in nadzora so na nadzorni plošči. Napere komunicirajo prek serijske povezave; običajno RS-485. Nekateri proizvajalci potiskajo odločanje na rob z namestitvijo krmilnika na vrata. Krmilniki omogočajo IP in se povezujejo z gostiteljem in bazo podatkov s standardnimi omrežji.

Vrste bralnikov RDID:

1. Osnovni (neinteligentni) bralniki: preprosto preberite številko kartice ali PIN in jo posredujte na nadzorno ploščo. V primeru biometrične identifikacije takšni bralniki izpišejo ID številko uporabnika. Običajno se za prenos podatkov na nadzorno ploščo uporablja protokol Wiegand, vendar druge možnosti, kot so RS-232, RS-485 in Ura/Podatki, niso redke. To je najbolj priljubljena vrsta bralcev za nadzor dostopa. Primeri takšnih bralnikov so RF Tiny podjetja RFLOGICS, ProxPoint by HID in P300 podjetja Farpointe Data.
2. Polinteligentni bralci: imajo vse vhode in izhode, potrebne za nadzor strojne opreme vrat (ključavnica, stik z vrati, gumb za izhod), vendar ne sprejemajo odločitev o dostopu. Ko uporabnik predstavi kartico ali vnese PIN, bralnik pošlje informacije glavnemu krmilniku in čaka na odgovor. Če se povezava z glavnim krmilnikom prekine, takšni čitalniki prenehajo delovati ali delujejo v poslabšanem načinu. Običajno so polinteligentni bralniki povezani z nadzorno ploščo prek vodila RS-485. Primeri takih bralnikov so InfoProx Lite IPL200 podjetja CEM Systems in AP-510 podjetja Apollo.
3. Inteligentni bralci: imajo vse vhode in izhode, potrebne za nadzor strojne opreme vrat; imajo tudi pomnilnik in procesno moč, ki sta potrebna za samostojno odločanje o dostopu. Tako kot polinteligentni bralniki so povezani z nadzorno ploščo prek vodila RS-485. Nadzorna plošča pošilja posodobitve konfiguracije in od bralcev pridobiva dogodke. Primeri takih bralnikov bi lahko bili InfoProx IPO200 podjetja CEM Systems in AP-500 podjetja Apollo. Obstaja tudi nova generacija inteligentnih bralcev, imenovanih "bralci IP". Sistemi z bralniki IP običajno nimajo tradicionalnih nadzornih plošč, bralci pa komunicirajo neposredno z osebnim računalnikom, ki deluje kot gostitelj.

Varnostna tveganja:

Najpogostejše varnostno tveganje vdora prek sistema za nadzor dostopa je preprosto sledenje zakonitemu uporabniku skozi vrata, kar se imenuje "zadnja stran". Pogosto bo zakoniti uporabnik držal vrata vsiljivcu. To tveganje je mogoče zmanjšati z usposabljanjem uporabnikov glede ozaveščanja o varnosti.

Glavne kategorije nadzora dostopa so:

• Obvezen nadzor dostopa
• Diskrecijski nadzor dostopa
• Nadzor dostopa na podlagi vlog
• Nadzor dostopa na podlagi pravil.

Korak: RFID tehnologija

Def: Radiofrekvenčna identifikacija (RFID) je brezžična uporaba elektromagnetnih polj za prenos podatkov za namene samodejnega prepoznavanja in sledenja oznakam, pritrjenim na predmete. Oznake vsebujejo elektronsko shranjene podatke.

RFID je tehnologija, ki vključuje uporabo elektromagnetne ali elektrostatične sklopke v radiofrekvenčnem (RF) delu elektromagnetnega spektra za enolično identifikacijo predmeta, živali ali osebe.

Bralnik radijske identifikacije (čitalnik RFID) je naprava, ki se uporablja za zbiranje informacij iz oznake RFID, ki se uporablja za sledenje posameznim objektom. Radijski valovi se uporabljajo za prenos podatkov z oznake na bralnik.

Uporaba RFID:

1. Oznake za sledenje živali, vstavljene pod kožo, so lahko velikosti riža.
2. Oznake so lahko v obliki vijaka za prepoznavanje dreves ali lesenih predmetov.
3. V obliki kreditne kartice za uporabo v aplikacijah za dostop.
4. Oznake iz trde plastike proti kraji, pritrjene na blago v trgovinah, so tudi oznake RFID.
5. Težki pravokotni transponderji velikosti 120 x 100 x 50 milimetrov se uporabljajo za sledenje ladijskim zabojnikom ali težkim strojem, tovornjakom in železniškim vagonom.
6. V varovanih laboratorijih, vhodih v podjetja in javnih zgradbah je treba nadzorovati pravice dostopa.

Signal:

Signal je potreben za prebujanje ali aktiviranje oznake in se prenaša skozi anteno. Sam signal je oblika energije, ki jo je mogoče uporabiti za napajanje oznake. Transponder je del oznake RFID, ki pretvori to radijsko frekvenco v uporabno moč ter pošilja in sprejema sporočila. RFID aplikacije za dostop osebja običajno uporabljajo nizkofrekvenčne sisteme za odkrivanje značk 135 KHz.

Zahteve za RFID:

1. Čitalnik, ki je povezan (ali integriran) z
2. Antena, ki oddaja radijski signal
3. Oznaka (ali transponder), ki vrne signal z dodanimi informacijami.

Bralnik RFID je običajno povezan z računalnikom/sistemom tretjih oseb, ki sprejema (in shranjuje) dogodke, povezane z RFID, in te dogodke uporablja za sprožanje dejanj. V varnostni industriji je ta sistem lahko sistem za nadzor dostopa do stavb, v parkirišču pa najverjetneje sistem za upravljanje parkiranja ali sistem za nadzor dostopa do vozil. V knjižnicah je to lahko sistem za upravljanje knjižnic.

Pogoste težave z RFID:

• Trk bralcev:
• Trk oznak.

Do trčenja bralcev pride, ko se signali dveh ali več bralnikov prekrivajo. Oznaka se ne more odzvati na istočasne poizvedbe. Da bi se temu izognili, je treba sisteme skrbno nastaviti. Sisteme je treba skrbno nastaviti, da se izognemo tej težavi; mnogi sistemi uporabljajo protokol proti trčenju (singulacijski protokol). Protokoli proti trčenju omogočajo izmenično pošiljanje oznak bralniku.

Do trka oznak pride, ko je na majhnem območju veliko oznak; ker pa je čas branja zelo hiter, prodajalci lažje razvijejo sisteme, ki zagotavljajo, da se oznake odzivajo ena za drugo.

2. korak: SPI s shemo

Atmega328 ima vgrajen SPI, ki se uporablja za komunikacijo z napravami, ki podpirajo SPI, kot so ADC, EEPROM itd.

SPI komunikacija

Serijski periferni vmesnik (SPI) je protokol za povezavo z vmesnikom vodila, ki ga je prvotno začela družba Motorola Corp. Za komunikacijo uporablja štiri zatiče.

• SDI (serijski vnos podatkov)
• SDO (serijski izhod podatkov),
• SCLK (serijska ura)
• CS (izbira čipa)

Ima dva zatiča za prenos podatkov, imenovana SDI (Serial Data Input) in SDO (Serial Data Output). Za sinhronizacijo prenosa podatkov se uporablja zatič SCLK (Serial -Clock), master pa zagotavlja to uro. CS (Chip Select) pin uporablja master za izbiro podrejene naprave.

Naprave SPI imajo 8-bitne registre premikov za pošiljanje in sprejemanje podatkov. Kadar mora poveljnik poslati podatke, jih shrani v premični register in ustvari potrebno uro. Kadar hoče mojster prebrati podatke, podrejeni postavi podatke v premični register in glavni ustvari potrebno uro. Upoštevajte, da je SPI celoten dupleksni komunikacijski protokol, to pomeni, da se podatki o glavnem in podrejenem registru premikov hkrati zamenjajo.

ATmega32 ima vgrajen modul SPI. Lahko deluje kot glavna in podrejena naprava SPI.

Komunikacijski zatiči SPI v AVR ATmega so:

• MISO (Master In Slave Out) = Mojster sprejema podatke in pomožni posreduje podatke prek tega pina.
• MOSI (glavni izhod pomožni vhod) = glavni posreduje podatke in podrejeni sprejema podatke prek tega zatiča.
• SCK (Shift Clock) = Master ustvari to uro za komunikacijo, ki jo uporablja podrejena naprava. Samo master lahko sproži serijsko uro.
• SS (Slave Select) = Master lahko s tem zatičem izbere slave.

Registri ATmega32 Rg, ki se uporabljajo za konfiguriranje komunikacije SPI:

• Register za nadzor SPI,
• Register statusa SPI in
• Register podatkov SPI.

SPCR: Nadzorni register SPI

Bit 7 - (SPIE): bit za omogočanje prekinitve SPI

1 = Omogoči prekinitev SPI. 0 = Onemogoči prekinitev SPI. Bit 6 - (SPE): SPI Omogoči bit 1 = Omogoči SPI. 0 = Onemogoči SPI. Bit 5 - (DORD): Bit podatkovnega reda 1 = LSB, ki se najprej posreduje. 0 = MSB najprej prenese. Bit 4 - (MSTR): Izbira glavnega/podrejenega bit 1 = glavni način. 0 = Podrejeni način. Bit 3 - (CPOL): Bit za izbiro polarnosti ure. 1 = Ura se začne od logične. 0 = Ura se začne od logične ničle. Bit 2 - (CPHA): Bit za izbiro ure. 1 = Vzorec podatkov na zadnjem robu ure. 0 = Vzorec podatkov na sprednjem robu ure. Bit 1: 0 - (SPR1): SPR0 SPI Clock Rate Izberite bite

SPSR: Register statusa SPI

Bit 7 - SPIF: bit za prekinitveno oznako SPI

Ta zastavica se nastavi, ko je serijski prenos končan. Nastavite tudi, ko je v glavnem načinu nizki pin pin znižan. Lahko ustvari prekinitev, ko je SPIE bit v SPCR in je omogočen globalni prekinitev. Bit 6 - WCOL: Zapis bitke zastave trka Ta bit se nastavi, ko pride do zapisa podatkov v SPI med prejšnjim prenosom podatkov. Bit 5: 1 - Rezervirani bitovi Bit 0 - SPI2X: Dvojni bit hitrosti SPI Ko je nastavljen, se hitrost SPI (frekvenca SCK) podvoji.

SPDR:

Bit 7: 0- SPI podatkovni register, ki se uporablja za prenos podatkov med datoteko registra in registrom premikov SPI.

S pisanjem v SPDR se začne prenos podatkov.

Glavni način:

Glavni zapisuje podatkovni bajt v SPDR, zapisuje v SPDR, da začne prenos podatkov. 8-bitni podatki se začnejo premikati v smeri podrejenega, po popolnem premiku bajta pa se generator SPI ustavi in bit SPIF se nastavi.

Način podrejenega:

Podrejeni vmesnik SPI ostane v stanju mirovanja, dokler je pin pin visoko podprt s strani master. Aktivira se le, ko se pin SS spusti na nizko, in zažene zahtevane podatke, ki se premaknejo z dohodno uro SCK z glavnega. SPIF nastavite po popolnem premiku bajta.

3. korak: Kodiranje in izvedbe

Kot vezje deluje dobro. Povežite se kot diagram.

Kode so preizkušene v mojem računalniku.

Vse te kode so po dolgem raziskovanju povzete iz interneta.

Grozljivo je najti pravo kodo za svoj modul in seveda..

Iste težave sem imel pri povezovanju in prebijanju.

Po 2 tednih testiranja številnih programov sem ugotovil, da je ta niz kod pravilen.

Modul Arduino Nano 3.0 s CH340G USB-Serial-TTL. & driver je (CH341SER.zip) priložen temu projektu.

To je popoln nabor programov za izvajanje tega projekta.

"SPI.h" je iz privzete knjižnice Arduina (programske opreme).

Knjižnica "MFRC" je dana z dejanskim kodiranjem Arduino Nano …

Upam, da boste uživali

4. korak: Rezultati in zaključki

Rezultati so prikazani v Arduinovem serijskem monitorju, ki lahko bere in piše serijske podatke (od računalnika do računalnika). Tudi sami lahko uporabite Putty/Hyperterminal itd., Tako da nastavite boud-rate, začetne in končne bite.

Uporabljena programska oprema:

• Arduino 1.0.5-r2
• CH341SER.zip za FTDI (čip CH340G)
• Kiti/Hyperterminal se lahko uporablja tudi za serijsko komunikacijo prek osebnega računalnika

Uporabljena strojna oprema

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