Helppo RFID MFRC522 -liitäntä Arduino Nanon kanssa: 4 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:01

Kulunvalvonta on mekanismi fyysisen turvallisuuden ja tietoturvan aloilla, jolla rajoitetaan anonyymi pääsy/pääsy organisaation tai maantieteellisen alueen resursseihin. Pääsy voi tarkoittaa kulutusta, sisäänpääsyä tai käyttöä. Lupaa käyttää resurssia kutsutaan valtuutukseksi.

Fyysinen turvallisuus

Maantieteellistä kulunvalvontaa voivat valvoa henkilöstö (esim. Rajavartija, pomppija, lipputarkistaja) tai laite, kuten kääntöportti (ohjauslevy). Pääsyn valvonta tiukassa merkityksessä (fyysinen pääsyn hallinta itse) on järjestelmä, jolla tarkistetaan valtuutettu läsnäolo, katso esim. Lipunvalvoja (kuljetus). Toinen esimerkki on poistumisohjaus, esim. kaupasta (kassalta) tai maasta. [viittaus tarvitaan]. Kulunvalvonnalla tarkoitetaan käytäntöä rajoittaa pääsy kiinteistöön, rakennukseen tai huoneeseen vain valtuutetuille henkilöille.

Tietoturva

Sähköinen kulunvalvonta ratkaisee mekaanisten lukkojen ja avainten rajoitukset tietokoneiden avulla. Laaja valikoima tunnistetietoja voidaan käyttää mekaanisten avainten korvaamiseen. Sähköinen kulunvalvontajärjestelmä antaa käyttöoikeuden esitettyjen tunnistetietojen perusteella. Kun pääsy myönnetään, oven lukitus avataan ennalta määrätyn ajan ja tapahtuma kirjataan. Kun sisäänpääsy estetään, ovi pysyy lukittuna ja sisäänpääsyyritys tallennetaan. Järjestelmä valvoo myös ovea ja hälyttää, jos ovi avataan tai pidetään auki liian kauan lukituksen avaamisen jälkeen.

Toiminnot kulunvalvonnassa

Kun tunnistetiedot esitetään lukijalle (laitteelle), lukija lähettää tunnistetiedot, yleensä numeron, ohjauspaneelille, joka on erittäin luotettava prosessori. Ohjauspaneeli vertaa kirjautumistunnuksen numeroa pääsynvalvontaluetteloon, myöntää tai hylkää esitetyn pyynnön ja lähettää tapahtumalokin tietokantaan. Kun pääsy estetään kulunvalvontaluettelon perusteella, ovi pysyy lukittuna. Jos tunnistetiedot ja kulunvalvonta -luettelo vastaavat toisiaan, ohjauspaneeli käyttää relettä, joka puolestaan avaa oven lukituksen. Ohjauspaneeli ei myöskään huomioi oven aukiolosignaalia hälytyksen estämiseksi. Usein lukija antaa palautetta, kuten vilkkuvan punaisen LED -valon, kun pääsy on estetty, ja vilkkuvan vihreän LED -valon, jos käyttöoikeus on myönnetty.

Tietojen todentamiseen liittyvät tekijät:

• jotain mitä käyttäjä tietää, esim. salasana, salasana tai PIN-koodi
• jotain mitä käyttäjällä on, kuten älykortti tai avaimenperä
• Käyttäjällä on esimerkiksi biometrinen mittaus, kuten sormenjälki.

Kirjautumistiedot

Valtakirja on fyysinen/aineellinen esine, tieto tai henkilön fyysisen olemuksen osa, joka mahdollistaa yksilöllisen pääsyn tiettyyn fyysiseen laitteeseen tai tietokonepohjaiseen tietojärjestelmään. Tyypillisesti tunnistetiedot voivat olla jotain, mitä henkilö tietää (kuten numero tai PIN-koodi), jotain, mitä heillä on (kuten käyttöoikeustunnus), jotain he ovat (kuten biometrinen ominaisuus) tai jotain näiden kohteiden yhdistelmää. Tätä kutsutaan monivaiheiseksi todennukseksi. Tyypillinen tunnistetieto on pääsykortti tai avaimenperä, ja uudemmat ohjelmistot voivat myös muuttaa käyttäjien älypuhelimet käyttölaitteiksi.

Korttitekniikat:

Sisältää magneettijuovan, viivakoodin, Wiegandin, 125 kHz: n läheisyyden, 26-bittisen kortin pyyhkäisyn, yhteystiedot älykortit ja vähemmän älykortit. Saatavilla on myös avainkortteja, jotka ovat pienempiä kuin henkilökortit ja jotka kiinnitetään avainrenkaaseen. Biometrisiä tekniikoita ovat sormenjälki, kasvojentunnistus, iiriksentunnistus, verkkokalvon skannaus, ääni ja käden geometria. Uudemmissa älypuhelimissa olevia sisäänrakennettuja biometrisiä tekniikoita voidaan käyttää myös tunnistetietoina yhdessä mobiililaitteissa toimivan käyttöohjelmiston kanssa. Vanhempien perinteisempien korttikäyttötekniikoiden lisäksi uudemmilla tekniikoilla, kuten Near Field Communication (NFC) ja Bluetooth Low Energy (BLE), on myös mahdollisuus välittää käyttäjätunnukset lukijoille järjestelmän tai rakennuksen käyttöoikeuksia varten.

Komponentit: Erilaisia ohjausjärjestelmän osia ovat:-

• Kulunvalvontapiste voi olla ovi, kääntöportti, pysäköintiportti, hissi tai muu fyysinen este, jossa sisäänpääsyä voidaan ohjata sähköisesti.
• Yleensä tukiasema on ovi.
• Sähköinen kulunvalvontaovi voi sisältää useita osia. Yksinkertaisimmillaan on erillinen sähköinen lukko. Käyttäjä avaa lukon kytkimellä.
• Tämän automatisoimiseksi käyttäjän väliintulo korvataan lukijalla. Lukija voi olla näppäimistö, johon koodi syötetään, se voi olla kortinlukija tai biometrinen lukija.

Topologia:

Hallitseva topologia noin vuonna 2009 on napa ja puhui ohjauspaneelin napa ja lukijat puolat. Etsintä- ja ohjaustoiminnot ovat ohjauspaneelissa. Pinnat kommunikoivat sarjayhteyden kautta; yleensä RS-485. Jotkut valmistajat työntävät päätöksenteon reunaan asettamalla ohjaimen oven eteen. Ohjaimet ovat IP-yhteensopivia ja muodostavat yhteyden isäntään ja tietokantaan vakioverkkojen avulla.

RDID -lukijoiden tyypit:

1. Perus (ei-älykkäät) lukijat: lue vain kortin numero tai PIN-koodi ja lähetä se ohjauspaneeliin. Biometrisen tunnistuksen tapauksessa tällaiset lukijat antavat käyttäjän ID -numeron. Tyypillisesti Wiegand-protokollaa käytetään tietojen siirtämiseen ohjauspaneeliin, mutta muut vaihtoehdot, kuten RS-232, RS-485 ja Kello/Data, eivät ole harvinaisia. Tämä on suosituin kulunvalvontalaitteiden tyyppi. Esimerkkejä tällaisista lukijoista ovat RF Tiny by RFLOGICS, ProxPoint by HID ja P300 by Farpointe Data.
2. Semi-älykäs lukija: sisältää kaikki tulot ja lähdöt, joita tarvitaan oven laitteiston ohjaamiseen (lukko, ovikosketin, poistumispainike), mutta älä tee pääsypäätöksiä. Kun käyttäjä esittelee kortin tai syöttää PIN -koodin, lukija lähettää tiedot pääohjaimelle ja odottaa sen vastausta. Jos yhteys pääohjaimeen katkeaa, lukijat lakkaavat toimimasta tai toimivat heikentyneessä tilassa. Yleensä puoliksi älykkäät lukijat on kytketty ohjauspaneeliin RS-485-väylän kautta. Esimerkkejä tällaisista lukijoista ovat CEM Systemsin InfoProx Lite IPL200 ja Apollo AP-510.
3. Älykkäät lukijat: niissä on kaikki tarvittavat tulot ja lähdöt oven laitteiston ohjaamiseen; niillä on myös muisti ja prosessointiteho, joita tarvitaan pääsypäätösten tekemiseen itsenäisesti. Osittain älykkäiden lukijoiden tavoin ne on liitetty ohjauspaneeliin RS-485-väylän kautta. Ohjauspaneeli lähettää määrityspäivityksiä ja hakee tapahtumat lukijoilta. Esimerkkejä tällaisista lukijoista voivat olla CEM Systemsin InfoProx IPO200 ja Apollo AP-500. On myös uuden sukupolven älykkäitä lukijoita, joita kutsutaan "IP -lukijoiksi". Järjestelmissä, joissa on IP -lukija, ei yleensä ole perinteisiä ohjauspaneeleja, ja lukijat kommunikoivat suoraan tietokoneeseen, joka toimii isäntänä.

Tietoturvariskit:

Yleisin tietoturvariski tunkeutumisesta kulunvalvontajärjestelmän kautta on yksinkertaisesti laillisen käyttäjän seuraaminen oven kautta, ja tätä kutsutaan "takaluukuksi". Usein laillinen käyttäjä pitää oven tunkeutujalle. Tämä riski voidaan minimoida kouluttamalla käyttäjien tietoturvatietoa.

Pääsyluokan kulunvalvonta on:

• Pakollinen kulunvalvonta
• Valinnainen kulunvalvonta
• Roolipohjainen kulunvalvonta
• Säännöllinen kulunvalvonta.

Vaihe 1: RFID -tekniikka

Def: Radiotaajuustunnistus (RFID) on sähkömagneettisten kenttien langaton käyttö tiedonsiirtoon, jotta esineisiin kiinnitetyt tunnisteet tunnistetaan ja seurataan automaattisesti. Tunnisteet sisältävät sähköisesti tallennettuja tietoja.

RFID on tekniikka, joka sisältää sähkömagneettisen tai sähköstaattisen kytkennän käytön sähkömagneettisen spektrin radiotaajuisessa (RF) osassa esineen, eläimen tai henkilön yksilöimiseksi.

Radiotaajuustunnistuslukija (RFID reader) on laite, jota käytetään tietojen keräämiseen RFID -tunnisteesta, jota käytetään yksittäisten kohteiden seurantaan. Radioaaltoja käytetään tietojen siirtämiseen tunnisteesta lukijaan.

RFID -sovellukset:

1. Ihon alle asetetut eläinten seurantalaitteet voivat olla riisikokoisia.
2. Tunnisteet voivat olla ruuvin muotoisia puiden tai puuesineiden tunnistamiseksi.
3. Luottokortin muotoinen käytettäväksi pääsysovelluksissa.
4. Myymälöissä oleviin tavaroihin kiinnitetyt varkaudenesto kovat muoviset tunnisteet ovat myös RFID-tunnisteita.
5. Raskaita 120 x 100 x 50 millimetrin suorakaiteen muotoisia transpondereita käytetään lähetyskonttien tai raskaiden koneiden, kuorma-autojen ja rautatievaunujen seurantaan.
6. Turvallisissa laboratorioissa, yritysten sisäänkäynneissä ja julkisissa rakennuksissa käyttöoikeuksia on valvottava.

Signaali:

Signaali on tarpeen tunnisteen herättämiseksi tai aktivoimiseksi, ja se lähetetään antennin kautta. Signaali itsessään on eräänlainen energiamuoto, jota voidaan käyttää tunnisteen virransyöttöön. Transponderi on osa RFID -tunnistetta, joka muuntaa kyseisen radiotaajuuden käyttökelpoiseksi sähköksi sekä lähettää ja vastaanottaa viestejä. RFID -sovellukset henkilöstön pääsyyn käyttävät tyypillisesti matalien taajuuksien, 135 KHz, järjestelmiä tunnuksen tunnistamiseen.

RFID -vaatimukset:

1. Lukija, joka on liitetty (tai integroitu)
2. Antenni, joka lähettää radiosignaalin
3. Tunniste (tai transponderi), joka palauttaa signaalin lisätyillä tiedoilla.

RFID-lukija on yleensä kytketty tietokoneeseen/kolmannen osapuolen järjestelmään, joka hyväksyy (ja tallentaa) RFID-tapahtumia ja käyttää näitä tapahtumia toimintojen käynnistämiseen. Turvallisuusalalla tämä järjestelmä voi olla rakennuksen kulunvalvontajärjestelmä, pysäköintiteollisuudessa se on todennäköisesti pysäköinninhallinta- tai ajoneuvojen kulunvalvontajärjestelmä. Kirjastoissa se voi olla kirjastonhallintajärjestelmä.

Yleisiä RFID -ongelmia:

• Lukijan törmäys:
• Tunnisteen törmäys.

Lukijoiden törmäys tapahtuu, kun kahden tai useamman lukijan signaalit ovat päällekkäisiä. Tunniste ei pysty vastaamaan samanaikaisiin kyselyihin. Järjestelmät on asennettava huolellisesti tämän ongelman välttämiseksi. Järjestelmät on asennettava huolellisesti tämän ongelman välttämiseksi; monet järjestelmät käyttävät törmäyksenestoprotokollaa (singulation Protocol). Yhteentörmäysprotokollien avulla tunnisteet voivat lähettää vuorotellen lukijalle.

Tunnisteiden törmäys tapahtuu, kun pienellä alueella on useita tunnisteita; mutta koska lukuaika on erittäin nopea, toimittajien on helpompi kehittää järjestelmiä, jotka varmistavat, että tunnisteet vastaavat yksi kerrallaan.

Vaihe 2: SPI piirikaavion kanssa

Atmega328: ssa on sisäänrakennettu SPI, jota käytetään kommunikoimaan SPI -yhteensopivien laitteiden, kuten ADC, EEPROM jne.

SPI -viestintä

Serial Peripheral Interface (SPI) on Motorola Corp: n alun perin käynnistämä väyläliitäntäyhteysprotokolla. Se käyttää neljää nastaa viestintään.

• SDI (sarjatiedon syöttö)
• SDO (Serial Data Output),
• SCLK (sarjakello)
• CS (Chip Select)

Siinä on kaksi nastaa tiedonsiirtoa varten, joita kutsutaan nimellä SDI (Serial Data Input) ja SDO (Serial Data Output). SCLK (Serial -Clock) -tappia käytetään synkronoimaan tiedonsiirto ja Master tarjoaa tämän kellon. CS (Chip Select) -tappia isäntä käyttää orjalaitteen valitsemiseen.

SPI-laitteissa on 8-bittiset siirtorekisterit tietojen lähettämistä ja vastaanottamista varten. Aina kun päällikön on lähetettävä tietoja, se sijoittaa tiedot vuororekisteriin ja luo vaaditun kellon. Aina kun isäntä haluaa lukea tietoja, orja asettaa tiedot siirtorekisteriin ja isäntä luo vaaditun kellon. Huomaa, että SPI on kaksisuuntainen tiedonsiirtoprotokolla eli isäntä- ja orjasiirtorekisterien tiedot vaihdetaan samanaikaisesti.

ATmega32: ssa on sisäänrakennettu SPI -moduuli. Se voi toimia isäntä- ja orja -SPI -laitteena.

AVI ATmegan SPI -tiedonsiirtonastat ovat:

• MISO (Master In Slave Out) = Päällikkö vastaanottaa tietoja ja orja lähettää tietoja tämän nastan kautta.
• MOSI (Master Out Slave In) = Isäntä lähettää dataa ja orja vastaanottaa tietoja tämän nastan kautta.
• SCK (Shift Clock) = Isäntä luo tämän kellon tietoliikenteelle, jota orjalaite käyttää. Vain isäntä voi käynnistää sarjakellon.
• SS (Slave Select) = Isäntä voi valita orjan tämän nastan kautta.

ATmega32 -rekisterit, joita käytetään SPI -tiedonsiirron määrittämiseen:

• SPI -ohjausrekisteri,
• SPI -tilarekisteri ja
• SPI -tietorekisteri.

SPCR: SPI -ohjausrekisteri

Bitti 7 - (SPIE): SPI -keskeytyksen salliva bitti

1 = Ota SPI -keskeytys käyttöön. 0 = Poista SPI -keskeytys käytöstä. Bitti 6 - (SPE): SPI Ota käyttöön bitti 1 = Ota SPI käyttöön. 0 = Poista SPI käytöstä. Bitti 5 - (DORD): Tietojärjestysbitti 1 = LSB lähetetään ensin. 0 = MSB lähetetään ensin. Bitti 4 - (MSTR): Pää/orja Valitse bitti 1 = isäntätila. 0 = Orjatila. Bitti 3 - (CPOL): Kellon napaisuuden valintabitti. 1 = Kello alkaa loogisesta. 0 = Kello alkaa loogisesta nollasta. Bitti 2 - (CPHA): Kellovaiheen valintabitti. 1 = datanäyte kellon takana. 0 = datanäyte kellon etureunassa. Bitti 1: 0 - (SPR1): SPR0 SPI Clock Rate Select bitit

SPSR: SPI -tilarekisteri

Bitti 7 - SPIF: SPI -keskeytyslippubitti

Tämä lippu asetetaan, kun sarjaliikenne on valmis. Määritä myös, kun SS -tappi on alhaalla master -tilassa. Se voi luoda keskeytyksen, kun SPIE -bitti SPCR: ssä ja yleinen keskeytys on käytössä. Bitti 6 - WCOL: Kirjoita törmäyslippubitti Tämä bitti asetetaan, kun SPI -tietorekisterin kirjoitus tapahtuu edellisen tiedonsiirron aikana. Bitti 5: 1 - varatut bitit Bitti 0 - SPI2X: kaksinkertainen SPI -nopeusbitti Kun tämä asetus on määritetty, SPI -nopeus (SCK -taajuus) kaksinkertaistuu.

SPDR:

Bitti 7: 0- SPI-tietorekisteri, jota käytetään tietojen siirtämiseen rekisteritiedoston ja SPI-siirtorekisterin välillä.

Kirjoittaminen SPDR: ään aloittaa tiedonsiirron.

Master -tila:

Päällikkö kirjoittaa datatavun SPDR: ssä ja kirjoittaa SPDR: ään aloittaakseen tiedonsiirron. 8-bittinen data alkaa siirtyä kohti orjaa ja täydellisen tavunsiirron jälkeen SPI-kelligeneraattori pysähtyy ja SPIF-bitti asetetaan.

Orjatila:

Slave SPI -liitäntä pysyy lepotilassa niin kauan kuin isäntä pitää SS -nasta korkealla.

Vaihe 3: Koodaus ja toteutukset

Piirikaaviona se toimii hyvin. Liitä kaavion mukaisesti.

Koodit testataan tietokoneellani.

Kaikki nämä koodit poimitaan Internetistä pitkän etsinnän jälkeen.

On kiireistä löytää oikea koodi moduulillesi ja tietysti..

Minulla oli samat ongelmat yhteyden muodostamisessa ja läpikäymisessä.

Kahden viikon testauksen jälkeen löysin tämän koodisarjan oikein.

Arduino Nano 3.0 -moduuli, jossa CH340G USB-Serial-TTL. & driver on (CH341SER.zip) tämän projektin liitteenä.

Nämä ovat täydellisiä ohjelmia tämän projektin toteuttamiseksi.

"SPI.h" on Arduinon (ohjelmisto) oletuskirjastosta.

"MFRC" -kirjasto on varustettu todellisella Arduino Nano -koodauksella …

Toivottavasti nautit

Vaihe 4: Tulokset ja johtopäätökset

Tulokset näkyvät Arduinon sarjamonitorissa, joka pystyy lukemaan ja kirjoittamaan sarjatietoja (tietokoneelta). Jopa voit käyttää Putty/Hyperterminal jne. Myös asettamalla boud-hinnat, aloitus- ja lopetusbitit.

Käytetty ohjelmisto:

• Arduino 1.0.5-r2
• CH341SER.zip FTDI: lle (CH340G -siru)
• Putty/Hyperterminalia voidaan käyttää myös sarjaliikenteeseen PC: n kautta

Käytetty laitteisto

• MFRC522 -moduuli+ SmartTag+ avaimenperä - osoitteesta "ebay.in"
• ARduino Nano 3.0 - osoitteesta "ebay.in"