HackerBox 0038: TeknoDactyl: 17 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:02

HackerBox Hackers tutkii elektronista sormenjälkitunnistusta ja mekaanisia kehruuleluja, joissa on pinta-asennettava mikro-ohjain ja LED-piirit. Tämä opas sisältää tietoja HackerBox #0038: n käytön aloittamisesta, jonka voi ostaa täältä niin kauan kuin tavaraa riittää. Lisäksi, jos haluat saada tällaisen HackerBoxin postilaatikkoosi joka kuukausi, tilaa HackerBoxes.com ja liity vallankumoukseen!

HackerBox 0038: n aiheet ja oppimistavoitteet:

• Tutustu sähköiseen sormenjälkitunnistukseen
• Määritä ja ohjelmoi Arduino Nano -mikro -ohjain
• Liitäntä sormenjälkitunnistinmoduuleihin mikro -ohjaimiin
• Integroi sormenjälkitunnistimet sulautettuihin järjestelmiin
• Harjoittele pinta-asennettavia juotostekniikoita
• Kokoa akryyli -LED -fidget -kehruuprojekti
• Määritä ja ohjelmoi Digispark -mikrokontrolleri
• Kokeile USB -näppäimistön ruiskutushyötyjä

HackerBoxes on kuukausittainen tilauslaatikkopalvelu DIY -elektroniikalle ja tietotekniikalle. Olemme harrastajia, tekijöitä ja kokeilijoita. Olemme unelmien haaveilijoita.

HACK PLANET

Vaihe 1: HackerBox 0038: Laatikon sisältö

• Sormenjälkitunnistin
• Arduino Nano 5V 16MHz microUSB
• LED Fidget Spinner -juotosarja
• CR1220 kolikkosolut kehruusarjaan
• USB Digispark -mikro -ohjainmoduuli
• ESD -pinsetit
• Juotosporaus
• Kaksi nelisuuntaista jännitetason vaihtoa
• USB -jatkojohto
• Ainutlaatuinen HackerBox -taontatarra
• Ainutlaatuinen "Quad Cut Up" hakkeritarra
• Ainutlaatuinen tuolilla silitettävä laastari

Muutamia muita asioita, joista on apua:

• Juotosrauta, juote ja perusjuottotyökalut
• Juotosvirta (esimerkki)
• Valaistu suurennuslasi (esimerkki)
• Tietokone ohjelmistotyökalujen suorittamiseen
• Sormet lenkkeilyyn
• Sormet sormenjälkikokeisiin

Mikä tärkeintä, tarvitset seikkailutunnetta, hakkerihenkeä, kärsivällisyyttä ja uteliaisuutta. Elektroniikan rakentaminen ja kokeileminen, vaikkakin erittäin palkitsevaa, voi olla hankalaa, haastavaa ja jopa turhauttavaa toisinaan. Tavoitteena on edistyminen, ei täydellisyys. Kun jatkat ja nautit seikkailusta, tästä harrastuksesta voi saada paljon tyydytystä. Ota jokainen askel hitaasti, muista yksityiskohdat ja älä pelkää pyytää apua.

HackerBoxesin usein kysytyissä kysymyksissä on runsaasti tietoa nykyisille ja tuleville jäsenille. Lähes kaikkiin saamiimme ei-teknisen tuen sähköpostiviesteihin on jo vastattu siellä, joten todella arvostamme, että käytät muutaman minuutin UKK: n lukemiseen.

Vaihe 2: Sähköinen sormenjälkitunnistus

Sormenjälkitunnistimet ovat biometrisiä turvajärjestelmiä, joilla analysoidaan kitkan harjanteita ihmisen sormenpäästä, joka tunnetaan myös nimellä sormenjälki (daktilografia). Näitä skannereita käytetään lainvalvonnassa, henkilöllisyyden suojaamisessa, kulunvalvonnassa, tietokoneissa ja matkapuhelimissa.

Jokaisella on sormissa jälkiä. Niitä ei voi poistaa tai muuttaa. Näissä merkeissä on kuvio, jota kutsutaan sormenjälkeeksi. Jokainen sormenjälki on erityinen ja erilainen kuin mikään muu maailmassa. Koska yhdistelmiä on lukemattomia, sormenjäljistä on tullut ihanteellinen tunnistusväline.

Sormenjälkitunnistinjärjestelmällä on kaksi perustyötä. Ensinnäkin se ottaa kuvan sormesta. Seuraavaksi se määrittää, vastaako tämän kuvan harjanteiden ja laaksojen kuvio esiskannattujen kuvien harjanteiden ja laaksojen mallia. Vain tietyt ominaisuudet, jotka ovat ainutlaatuisia jokaiselle sormenjäljelle, suodatetaan ja tallennetaan salatulla biometrisellä avaimella tai matemaattisella esityksellä. Sormenjäljen kuvaa ei koskaan tallenneta, vain numerosarja (binaarikoodi), jota käytetään vahvistamiseen. Algoritmia ei voi kääntää kääntääkseen koodatut tiedot takaisin sormenjälkikuviksi. Tämän vuoksi on erittäin epätodennäköistä, että käytettävät sormenjäljet poimitaan tai monistetaan koodatuista kuvatiedoista.

(Wikipedia)

Vaihe 3: Arduino Nano -mikrokontrollerialusta

Arduino Nano tai vastaava mikrokortti on loistava valinta sormenjälkiskannerimoduulien liitäntään. Mukana tulevassa Arduino Nano -kortissa on otsatapit, mutta niitä ei ole juotettu moduuliin. Jätä nastat toistaiseksi pois. Suorita nämä Arduino Nano -moduulin ensimmäiset testit ENNEN Arduino Nanon otsikkotappien juottamista. Seuraavia pari vaihetta varten tarvitaan vain microUSB -kaapeli ja Arduino Nano juuri sellaisena kuin se tulee pussista.

Arduino Nano on pinta-asennettava, leipälautaystävällinen, pienikokoinen Arduino-levy, jossa on integroitu USB. Se on hämmästyttävän monipuolinen ja helppo hakata.

Ominaisuudet:

• Mikro -ohjain: Atmel ATmega328P
• Jännite: 5V
• Digitaaliset I/O -nastat: 14 (6 PWM)
• Analogiset tulonastat: 8
• DC -virta per I/O -nasta: 40 mA
• Flash -muisti: 32 kt (2 kt käynnistyslataimelle)
• SRAM: 2 kt
• EEPROM: 1 kt
• Kellotaajuus: 16 MHz
• Mitat: 17 x 43 mm

Tämä Arduino Nanon muunnelma on musta Robotdyn -muotoilu. Käyttöliittymä on sisäisen MicroUSB-portin kautta, joka on yhteensopiva samojen MicroUSB-kaapeleiden kanssa, joita käytetään monissa matkapuhelimissa ja tableteissa.

Arduino Nanosissa on sisäänrakennettu USB/Serial Bridge -siru. Tässä tietyssä versiossa siltapiiri on CH340G. Huomaa, että erityyppisissä Arduino -levyissä käytetään erilaisia USB-/sarjasiltapiirejä. Näiden sirujen avulla tietokoneen USB -portti voi kommunikoida Arduinon suoritinpiirin sarjaliitännän kanssa.

Tietokoneen käyttöjärjestelmä vaatii laiteohjaimen kommunikoidakseen USB-/sarjapiirin kanssa. Kuljettaja sallii IDE: n kommunikoida Arduino -kortin kanssa. Tarvittava laiteajuri riippuu sekä käyttöjärjestelmän versiosta että USB-/sarjapiirin tyypistä. CH340 USB-/sarjapiireille on saatavana ohjaimia monille käyttöjärjestelmille (UNIX, Mac OS X tai Windows). CH340: n valmistaja toimittaa nämä ohjaimet täällä.

Kun liität Arduino Nanon ensimmäisen kerran tietokoneen USB -porttiin, vihreän virran merkkivalon pitäisi syttyä ja pian sen jälkeen, kun sininen LED -valo alkaa vilkkua hitaasti. Tämä johtuu siitä, että Nano on esiladattu BLINK-ohjelmalla, joka toimii uudella Arduino Nanolla.

Vaihe 4: Arduinon integroitu kehitysympäristö (IDE)

Jos sinulla ei vielä ole Arduino IDE: tä asennettuna, voit ladata sen osoitteesta Arduino.cc

Jos haluat lisätietoa Arduinon ekosysteemissä työskentelystä, suosittelemme tutustumaan HackerBoxes Starter Workshopin oppaaseen.

Liitä Nano MicroUSB -kaapeliin ja kaapelin toinen pää tietokoneen USB -porttiin, käynnistä Arduino IDE -ohjelmisto, valitse sopiva USB -portti IDE: stä kohdasta Työkalut> portti (todennäköisesti nimi, jossa on "wchusb"). Valitse myös "Arduino Nano" IDE: stä kohdasta Työkalut> taulu.

Lataa lopuksi esimerkikoodi:

Tiedosto-> Esimerkit-> Perusteet-> Vilkkuu

Tämä on itse asiassa koodi, joka oli esiladattu nanolle, ja sen pitäisi toimia juuri nyt, jotta sininen LED vilkkuu hitaasti. Näin ollen, jos lataamme tämän esimerkkikoodin, mikään ei muutu. Muokataan sen sijaan koodia hieman.

Tarkasti katsottuna näet, että ohjelma kytkee LED -valon päälle, odottaa 1000 millisekuntia (yksi sekunti), sammuttaa LED -valon, odottaa toisen sekunnin ja tekee sitten kaiken uudelleen - ikuisesti.

Muokkaa koodia vaihtamalla molemmat "delay (1000)" -lausekkeet tilaan "delay (100)". Tämä muutos saa LED -valon vilkkumaan kymmenen kertaa nopeammin, eikö?

Ladataan muokattu koodi nanoon napsauttamalla UPLOAD -painiketta (nuolikuvake) juuri muokatun koodisi yläpuolella. Katso koodin alta tilatiedot: "kokoaminen" ja sitten "lataaminen". Lopulta IDE: n pitäisi osoittaa "Lataus valmis" ja LED -valon pitäisi vilkkua nopeammin.

Jos näin on, onnittelut! Olet juuri hakkeroinut ensimmäisen upotetun koodin.

Kun nopea vilkkuva versio on ladattu ja käynnissä, miksi et katso, voitko vaihtaa koodin uudelleen niin, että LED-valo vilkkuu nopeasti kahdesti ja odota sitten muutama sekunti ennen toistamista? Kokeile! Entä muut mallit? Kun olet onnistunut visualisoimaan halutun tuloksen, koodaamaan sen ja havaitsemaan sen toimivan suunnitellusti, olet ottanut valtavan askeleen kohti pätevää laitteistohakkeria.

Vaihe 5: Juotetaan Arduino Nano -otsatapit

Nyt kun kehitystietokoneesi on määritetty lataamaan koodi Arduino Nano -laitteeseen ja Nano on testattu, irrota USB -kaapeli nanosta ja valmistaudu juottamaan otsikkotappeja. Jos olet ensimmäistä kertaa taisteluklubissa, sinun on juotettava.

Verkossa on paljon hienoja oppaita ja videoita juottamisesta (esimerkiksi). Jos sinusta tuntuu, että tarvitset lisäapua, yritä löytää alueeltasi paikallinen tekijäryhmä tai hakkeritila. Myös radioamatööriklubit ovat aina erinomaisia elektroniikkakokemuksen lähteitä.

Juotos kaksi yksirivistä otsikkoa (kukin viisitoista nastaa) Arduino Nano -moduuliin. Kuuden nastan ICSP (in-circuit serial programming) -liitintä ei käytetä tässä projektissa, joten jätä nastat pois. Kun juotos on valmis, tarkista huolellisesti juotosillat ja/tai kylmäjuotosliitokset. Lopuksi kytke Arduino Nano takaisin USB -kaapeliin ja tarkista, että kaikki toimii edelleen oikein.

Vaihe 6: Sormenjälkitunnistin

Sormenjälkitunnistimessa on sarjaliitäntä, joten se on erittäin helppo lisätä projekteihisi. Moduulissa on integroitu FLASH -muisti kaikkien sormenjälkien tallentamiseen, jotka se on koulutettu tunnistamaan, eli rekisteröinti. Liitä vain neljä johtoa mikrokontrolleriisi, kuten tässä on esitetty. Huomaa, että VCC on 3.3V (ei 5V).

Adafruit julkaisi erittäin mukavan Arduino -kirjaston sormenjälkitunnistimille. Kirjasto sisältää hyödyllisiä luonnoksia. Esimerkiksi "enroll.ino" osoittaa, kuinka sormenjäljet rekisteröidään (kouluttaa) moduuliin. Harjoituksen jälkeen "fingerprint.ino" näyttää, kuinka skannataan sormenjälki ja etsitään sitä koulutettujen tietojen perusteella. Adafruitin kirjaston dokumentaatio löytyy täältä. Voit hankkia lisää sormenjälkilukijoita sieltä tai tutustua höyhenmoduuleihin.

LIITTÄMINEN

Sormenjälkitunnistimia voidaan lisätä erilaisiin projekteihin, mukaan lukien turvajärjestelmät, ovilukot, aikavalvontajärjestelmät ja niin edelleen. Esimerkiksi se tekee mahtavan päivityksen Locksport HackerBoxin projekteihin.

Tämä video näyttää esimerkkijärjestelmän, joka toimii sormenjälkitunnistimen kanssa.

Vaihe 7: Fidget Spinner LED Kit

Pyörivä LED -sarja käyttää kahta Microchip PIC -ohjainta ja 24 LEDiä eri värikuvioiden näyttämiseen. Kuviot näkyvät käyttämällä POV (Persistence of Vision) -tekniikkaa. Kuvioita voidaan muuttaa painamalla painiketta.

Ennen kuin aloitamme, tarkista kaikki yllä luetellut osat. Pakkauksessa on luultavasti ylimääräisiä vastuksia, kondensaattoreita, LED -valoja, ruuveja ja akryyliosia, joten älä anna sen hämmentää sinua. Vaikka pakettisi sisältäisi ohjekirjan, tässä olevien ohjeiden pitäisi olla paljon helpompia noudattaa.

Vaihe 8: Fidget Spinner LED Kit - Kaavio ja piirilevy

Ensimmäinen kysymys, kun tarkastelemme tätä kaaviota, pitäisi olla: Kuinka tarkalleen ajaa 24 LEDiä, joissa on vain kymmenen I/O -linjaa? Taika? Kyllä, Charlieplexingin taika.

KOMPONENTIN SUUNTAUS HUOMAUTUS. Tarkista tarkasti piirilevyn napaisuusmerkintöjen kaavio. Kaksi mikro -ohjainta on käännettävä oikeaan suuntaan. Lisäksi LEDit ovat polarisoituneita ja niiden on oltava oikein suunnattuja. Sopimuksessa vastukset ja kondensaattorit voidaan juottaa mihin tahansa suuntaan. Painike sopii vain yhteen suuntaan.

Vaihe 9: Fidget Spinner - alkaen SMT -juottamisesta

Fidget spinner kit PCB on pinta-asennustekniikka (SMT), joka on tyypillisesti melko haastava juotettavaksi. Piirilevyn asettelu ja komponenttivalikoima tekevät tästä SMT -sarjasta kuitenkin suhteellisen helpon juottaa. Jos et ole koskaan työskennellyt SMT -juottamisen kanssa, verkossa on todella hienoja demovideoita (esimerkiksi).

KÄYNNISTYSJUOTO: Painike ja sen 10K ("103") vastus ovat luultavasti helpoin paikka aloittaa, koska niiden ympärillä on paljon tilaa. Ota aikaa ja hanki molemmat komponentit paikalleen.

Muista, että vaikka juottaminen ei ole täysin onnistunut, matka nykyisen mukavuusalueen ulkopuolelle on paras käytäntö. Lisäksi koottu sarja toimii edelleen viileän näköisenä elektroniikan innoittamana spinnerinä, vaikka LEDit eivät ole täysin toimivia.

Vaihe 10: Fidget Spinner - Mikro -ohjaimen juotos

Juotos kaksi mikro -ohjainta (huomioi suuntausmerkintä). Seuraa kahta 0,1uF -kondensaattoria, jotka ovat aivan mikro -ohjaimien vieressä. Kondensaattorit eivät ole polarisoituneita ja ne voidaan suunnata kumpaan tahansa suuntaan.

Vaihe 11: Fidget Spinner - LED -juotos

Piirilevyssä on kaksi LED -riviä ja kaksi LED -komponenttinauhaa. Jokainen nauha on eri väri (punainen ja vihreä), joten pidä kunkin nauhan LEDit yhdessä samalla rivillä piirilevyllä. Ei ole väliä, mikä rivi on vihreä ja mikä punainen, mutta samanväristen LEDien on oltava kaikki yhdessä samalla rivillä.

Jokaisessa piirilevyn LED-merkkivalossa on "-" -merkintä. Nämä merkinnät vaihtavat puolia tyynyriviä pitkin, mikä tarkoittaa, että rivin LED -valojen suunta vaihtuu edestakaisin. Kunkin LED-valon toisella puolella olevien vihreiden merkintöjen tulee olla LED-tyynyn "-" merkkiä kohti.

Vaihe 12: Fidget Spinner - Lopeta juottaminen

Juotos kuusi 200 ohmin ("201") vastusta. Ne eivät ole polarisoituneita ja ne voidaan sijoittaa kumpaankin suuntaan.

Juotos kolme nappipariston pidikettä asettamalla ne piirilevyn pohjaan ja juottamalla sitten kahteen reikään levyn yläosasta.

Aseta kolme nappisolua ja testaa LEDit painamalla painiketta. Et voi nähdä POV -kuvioita, kun piirilevy on paikallaan, mutta huomaat eri kirkkauksia LED -valojen välillä, kun selaat näyttötiloja. Huomaa, että lyhyillä ja pitkillä painalluksilla on erilaisia vaikutuksia.

Vaihe 13: Fidget Spinner - Valmista akryylipesä

Poista suojapaperi akryylipalasista.

Aseta viisi akryylipalaa ja piirilevy kuvassa numeroituina. Tämä edustaa lopullisen pinon järjestystä.

Huomaa kolme pientä ympyrää jokaisessa kappaleessa. Käännä palaset ympäri, kunnes kaikki pienet ympyrät ovat suunnattu samaan suuntaan.

Aloita kerroksesta 2, jossa on kolikkosolukokoiset ympyrät kussakin kolmessa käsivarressa.

Aseta laakeri kerroksen 2 keskelle ja työnnä se suureen reikään. Tämä vaatii paljon voimaa. Yritä olla halkeamatta akryylia tätä tehdessäsi. Siitä huolimatta laakerin asennusreiän ympärille voi muodostua yksi pieni halkeama. Tämä on täysin hyväksyttävää.

Vaihe 14: Fidget Spinner - mekaaninen kokoonpano

Pino kerrokset - 1-5.

Huomaa, että kappaleet 4 ja 5 ovat itse asiassa samalla kerroksella.

Aseta kolme messinkikierreliitintä.

Aseta kerros 6 pinon päälle.

Huomaa, että kerroksissa 1 ja 6 on pienemmät reiät messinkiliittimien pitämiseksi paikallaan.

Kiinnitä kerrokset 1 ja 6 messinkiliittimiin kuuden lyhyen ruuvin avulla.

Vaihe 15: Fidget Spinner - Center Hub

Poista suojapaperi kolmesta akryylisyklistä - kaksi isoa ja yksi pieni.

Laita pitkä ruuvi yhden suuren akryyliympyrän läpi; pino pieni akryyliympyrä ruuviin; ja kierrä messinkikierreliitin ruuviin pinoksi kuvan osoittamalla tavalla.

Työnnä pino keskiön läpi.

Ota pino napaan kiinnittämällä jäljellä oleva suuri akryylirengas avoimelle puolelle pitkällä ruuvilla.

Se on fin! Laissez les bon fidget rouler.

Vaihe 16: Digispark ja USB Rubber Ducky

Digispark on avoimen lähdekoodin projekti, joka rahoitettiin alun perin Kickstarterin kautta. Se on superminiatyyri ATtiny-pohjainen Arduino-yhteensopiva levy, joka käyttää Atmel ATtiny85: tä. ATtiny85 on 8 -nastainen mikro -ohjain, joka on tyypillisen Arduino -sirun, ATMega328P: n läheinen serkku. ATtiny85 -muistissa on noin neljännes muistista ja vain kuusi I/O -nastaa. Se voidaan kuitenkin ohjelmoida Arduino IDE: stä ja se voi silti ajaa Arduino -koodia ilman häiriöitä.

USB Rubber Ducky on suosikki hakkerityökalu. Se on näppäinruiskutuslaite, joka on naamioitu yleiseksi flash -asemaan. Tietokoneet tunnistavat sen tavallisena näppäimistönä ja hyväksyvät automaattisesti sen esiohjelmoidun näppäinpainalluksen, joka on yli 1000 sanaa minuutissa. Seuraa linkkiä ja opi kaikki Hak5: n Rubber Duckiesista, josta voit myös ostaa oikean tarjouksen. Tällä välin tämä video -opetusohjelma näyttää kuinka käyttää Digisparkia, kuten Rubber Ducky. Toinen video -opetusohjelma näyttää, miten Rubber Ducky -skriptit voidaan muuntaa toimimaan Digisparkissa.

Vaihe 17: HackLife

Toivomme, että nautit tämän kuukauden matkasta DIY -elektroniikkaan. Ota yhteyttä ja jaa menestyksesi alla olevissa kommenteissa tai HackerBoxes Facebook -ryhmässä. Kerro meille toki, jos sinulla on kysyttävää tai tarvitset apua missä tahansa.

Liity juhliin. Elää HackLife. Saat viileän laatikon hakkeroitavia elektroniikka- ja tietotekniikkaprojekteja, jotka toimitetaan suoraan postilaatikkoosi joka kuukausi. Selaa vain HackerBoxes.com -sivustoa ja tilaa kuukausittainen HackerBox -palvelu.