Composants utilisés
- 1 module de lecture RFID (vendu en kit avec des clés RFID)
- 1 carte Arduino Uno
- 5 badges RFID (clés), vendus par lot
- 1 carte RFID (clé RFID au format carte de crédit)
- 1 plaque de branchements
- quelques fils de câblage Dupont
Principe de fonctionnement
La radio identification permet de récupérer des données à distance en utilisant des radio-étiquettes (RFID tag, ou transpondeur), collées ou fixées sur des objets (badges, port clé, étiquette électronique...).
Les étiquettes très fines comportent une antenne associée à une puce électronique qui leur permet de recevoir et de répondre aux requêtes radio émises depuis l’émetteur-récepteur.
Elles contiennent un identifiant individuel (standard Epc-96 sur 96 bits). Leur fonctionnement est passif (sans source d'énergie, donc c'est économique et inusable).
Le Lecteur RFID
Un module RFID (Philips MFRC522) est monté sur une carte déjà câblée avec une antenne prêt à l'emploi.
Il permet d'identifier sans contact des puces RFID présentées à proximité placées dans une carte ou un badge.
Ceci permet une lecture de badge sans contact.
Utilisations variées:
- Badges d'accès
- identifier une personne ou un objet sans contact
- Cartes de visite numérique
- Payement direct
- Identifier une carte de transport
- Péage urbain rapide
- Identification de livre de bibliothèque...
Des puces RFID miniatures sont également utilisées pour le tatouage de chiens et chats, de bétail, d'arbres en ville...
Câblage du lecteur Rfid
L'alimentation est de 3.3V (pas 5V), le lecteur utilise une interface SPI, et fonctionne sur une fréquence de 13.56 MHz (donc il lit tous les badges répondant à cette fréquence).
Le bus SPI se pilote par 4 signaux logiques
Brochage sur Carte Arduino UNO :
- SCLK Horloge (généré par le maître) --> pin 13 ou ICSP-3
- MOSI Master Output, Slave Input (généré par le maître) --> pin 11 ou ICSP-4
- MISO Master Input, Slave Output (généré par l'esclave) --> pin 12 ou ICSP-1
- SS Slave Select, actif à l'état bas, (généré par le maître) --> pin 10
Le brochage SPI dépend des cartes (Uno, Mega, Nano) voir sur http://arduino.cc/en/Reference/SPI
Branchements à réaliser
- Vcc --> +3.3V alimentation
- Rst --> pin 5 reset
- Gnd -->-gnd masse
- Miso --> pin 12
- Mosi -->pin 11
- Sck --> pin 13
- Nss --> pin 10
- Irq --> non connecté
Programmation
Il faut installer la librairie SPI.
Indiquer les pins utilisées dans le programme :
chipSelectPin = 10;
const int NRSTPD = 5;
Exemple de programme :
- Code: Tout sélectionner
// ==== Programme pour utiliser le lecteur RFID ====
// Le module Philips MFRC522 fonctionne à 13.56 MHz
//
// Commentaires et modifications tiptopboards.com 19 08 2013
//
// Source : RFID.pde - Dr.Leong - WWW.B2CQSHOP.COM - 2011.09.19
// Le capteur communique avec SPI, inclure cette librairie
#include <SPI.h>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
//==== Broches à câbler entre lecteur RFID / Carte Arduino UNO
// VCC sur +3.3V (alimentation)
// RST sur pin 5 (reset)
// GND sur GND (masse)
// MISO sur pin 12 (uno)
// MOSI sur pin 11 (uno)
// SCK sur pin 13 (uno)
// NSS sur pin 10 (uno)
// IRQ non utilisé ici
//======================================================
#define MAX_LEN 16
//Définir les broches
const int chipSelectPin = 10;
const int NRSTPD = 5;
//MF522
#define PCD_IDLE 0x00 //NO action;
#define PCD_AUTHENT 0x0E
#define PCD_RECEIVE 0x08
#define PCD_TRANSMIT 0x04
#define PCD_TRANSCEIVE 0x0C
#define PCD_RESETPHASE 0x0F
#define PCD_CALCCRC 0x03
//Mifare_Ono
#define PICC_REQIDL 0x26
#define PICC_REQALL 0x52
#define PICC_ANTICOLL 0x93
#define PICC_SElECTTAG 0x93
#define PICC_AUTHENT1A 0x60
#define PICC_AUTHENT1B 0x61
#define PICC_READ 0x30
#define PICC_WRITE 0xA0
#define PICC_DECREMENT 0xC0
#define PICC_INCREMENT 0xC1
#define PICC_RESTORE 0xC2
#define PICC_TRANSFER 0xB0
#define PICC_HALT 0x50
//MF522
#define MI_OK 0
#define MI_NOTAGERR 1
#define MI_ERR 2
//------------------MFRC522---------------
//Page 0:Command and Status
#define Reserved00 0x00
#define CommandReg 0x01
#define CommIEnReg 0x02
#define DivlEnReg 0x03
#define CommIrqReg 0x04
#define DivIrqReg 0x05
#define ErrorReg 0x06
#define Status1Reg 0x07
#define Status2Reg 0x08
#define FIFODataReg 0x09
#define FIFOLevelReg 0x0A
#define WaterLevelReg 0x0B
#define ControlReg 0x0C
#define BitFramingReg 0x0D
#define CollReg 0x0E
#define Reserved01 0x0F
//Page 1:Command
#define Reserved10 0x10
#define ModeReg 0x11
#define TxModeReg 0x12
#define RxModeReg 0x13
#define TxControlReg 0x14
#define TxAutoReg 0x15
#define TxSelReg 0x16
#define RxSelReg 0x17
#define RxThresholdReg 0x18
#define DemodReg 0x19
#define Reserved11 0x1A
#define Reserved12 0x1B
#define MifareReg 0x1C
#define Reserved13 0x1D
#define Reserved14 0x1E
#define SerialSpeedReg 0x1F
//Page 2:CFG
#define Reserved20 0x20
#define CRCResultRegM 0x21
#define CRCResultRegL 0x22
#define Reserved21 0x23
#define ModWidthReg 0x24
#define Reserved22 0x25
#define RFCfgReg 0x26
#define GsNReg 0x27
#define CWGsPReg 0x28
#define ModGsPReg 0x29
#define TModeReg 0x2A
#define TPrescalerReg 0x2B
#define TReloadRegH 0x2C
#define TReloadRegL 0x2D
#define TCounterValueRegH 0x2E
#define TCounterValueRegL 0x2F
//Page 3:TestRegister
#define Reserved30 0x30
#define TestSel1Reg 0x31
#define TestSel2Reg 0x32
#define TestPinEnReg 0x33
#define TestPinValueReg 0x34
#define TestBusReg 0x35
#define AutoTestReg 0x36
#define VersionReg 0x37
#define AnalogTestReg 0x38
#define TestDAC1Reg 0x39
#define TestDAC2Reg 0x3A
#define TestADCReg 0x3B
#define Reserved31 0x3C
#define Reserved32 0x3D
#define Reserved33 0x3E
#define Reserved34 0x3F
//-----------------------------------------------
uchar serNum[5];
uchar writeData[16]={0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 100};
uchar moneyConsume = 18 ;
uchar moneyAdd = 10 ;
//6Byte
uchar sectorKeyA[16][16] = {{0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF},
{0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF},
//{0x19, 0x84, 0x07, 0x15, 0x76, 0x14},
{0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF},
};
uchar sectorNewKeyA[16][16] = {{0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF},
{0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xff,0x07,0x80,0x69, 0x19,0x84,0x07,0x15,0x76,0x14},
//you can set another ket , such as " 0x19, 0x84, 0x07, 0x15, 0x76, 0x14 "
//{0x19, 0x84, 0x07, 0x15, 0x76, 0x14, 0xff,0x07,0x80,0x69, 0x19,0x84,0x07,0x15,0x76,0x14},
// but when loop, please set the sectorKeyA, the same key, so that RFID module can read the card
{0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xff,0x07,0x80,0x69, 0x19,0x33,0x07,0x15,0x34,0x14},
};
// ================Setup ====================
void setup() {
Serial.begin(9600); // RFID reader SOUT pin connected to Serial RX pin at 2400bps
// lance la librairie SPI :
SPI.begin();
pinMode(chipSelectPin,OUTPUT); // digital pin 10 en OUTPUT pour connecter au RFID /ENABLE pin
digitalWrite(chipSelectPin, LOW); // Activer le lecteur RFID
pinMode(NRSTPD,OUTPUT); // digital pin 5 , Not Reset and Power-down
digitalWrite(NRSTPD, HIGH);
MFRC522_Init(); //Initialise le lecteur RFID
}
// ====== Lecture des cartes RFID placées devant le lecteur ===========
void loop()
{
uchar i,tmp;
uchar status;
uchar str[MAX_LEN];
uchar RC_size;
uchar blockAddr;
String mynum = "";
//status
status = MFRC522_Request(PICC_REQIDL, str);
if (status == MI_OK)
{
Serial.println("Carte detectee");
Serial.print(str[0],BIN);
Serial.print(" , ");
Serial.print(str[1],BIN);
Serial.println(" ");
}
//
status = MFRC522_Anticoll(str);
memcpy(serNum, str, 5);
if (status == MI_OK)
{
Serial.println("Le numero de carte est : ");
Serial.print(serNum[0]);
Serial.print(" , ");
Serial.print(serNum[1],BIN);
Serial.print(" , ");
Serial.print(serNum[2],BIN);
Serial.print(" , ");
Serial.print(serNum[3],BIN);
Serial.print(" , ");
Serial.print(serNum[4],BIN);
Serial.println(" ");
// Il faut comparer toutes les paires, dans cet exemple on ne regarde que la première
//Regarder si on a reconnu une carte déterminée
if(serNum[0] == 125) {
Serial.println("Bonjour Titopboards.com");
} else if(serNum[0] == 253) {
Serial.println("Bonjour Christian");
}
delay(1000);
}
//Serial.println(" ");
MFRC522_Halt();
}
//======= Write_MFRC5200 addr-- ; val-- =====================
void Write_MFRC522(uchar addr, uchar val)
{
digitalWrite(chipSelectPin, LOW);
//：0XXXXXX0
SPI.transfer((addr<<1)&0x7E);
SPI.transfer(val);
digitalWrite(chipSelectPin, HIGH);
}
//======== Read _MFRC522 : addr--- ===========================
uchar Read_MFRC522(uchar addr)
{
uchar val;
digitalWrite(chipSelectPin, LOW);
//：1XXXXXX0
SPI.transfer(((addr<<1)&0x7E) | 0x80);
val =SPI.transfer(0x00);
digitalWrite(chipSelectPin, HIGH);
return val;
}
//=========== SetBitMask RC522：reg-- ;mask-- ====================
void SetBitMask(uchar reg, uchar mask)
{
uchar tmp;
tmp = Read_MFRC522(reg);
Write_MFRC522(reg, tmp | mask); // set bit mask
}
// === ClearBitMask RC522 ：reg--;mask-- ==============
void ClearBitMask(uchar reg, uchar mask)
{
uchar tmp;
tmp = Read_MFRC522(reg);
Write_MFRC522(reg, tmp & (~mask)); // clear bit mask
}
// ========= AntennaOn =======================================
void AntennaOn(void)
{
uchar temp;
temp = Read_MFRC522(TxControlReg);
if (!(temp & 0x03))
{
SetBitMask(TxControlReg, 0x03);
}
}
// ======== AntennaOff ====================================
void AntennaOff(void)
{
ClearBitMask(TxControlReg, 0x03);
}
//======== ResetMFRC522 ===============================
void MFRC522_Reset(void)
{
Write_MFRC522(CommandReg, PCD_RESETPHASE);
}
//====== InitMFRC522 ================================
void MFRC522_Init(void)
{
digitalWrite(NRSTPD,HIGH);
MFRC522_Reset();
//Timer: TPrescaler*TreloadVal/6.78MHz = 24ms
Write_MFRC522(TModeReg, 0x8D); //Tauto=1; f(Timer) = 6.78MHz/TPreScaler
Write_MFRC522(TPrescalerReg, 0x3E); //TModeReg[3..0] + TPrescalerReg
Write_MFRC522(TReloadRegL, 30);
Write_MFRC522(TReloadRegH, 0);
Write_MFRC522(TxAutoReg, 0x40); //100%ASK
Write_MFRC522(ModeReg, 0x3D); //CRC初始值0x6363 ???
//ClearBitMask(Status2Reg, 0x08); //MFCrypto1On=0
//Write_MFRC522(RxSelReg, 0x86); //RxWait = RxSelReg[5..0]
//Write_MFRC522(RFCfgReg, 0x7F); //RxGain = 48dB
AntennaOn();
}
/* ==== MFRC522_Request ：reqMode， ====================
* TagType--
* 0x4400 = Mifare_UltraLight
* 0x0400 = Mifare_One(S50)
* 0x0200 = Mifare_One(S70)
* 0x0800 = Mifare_Pro(X)
* 0x4403 = Mifare_DESFire
* MI_OK
*/
uchar MFRC522_Request(uchar reqMode, uchar *TagType)
{
uchar status;
uint backBits;
Write_MFRC522(BitFramingReg, 0x07); //TxLastBists = BitFramingReg[2..0] ???
TagType[0] = reqMode;
status = MFRC522_ToCard(PCD_TRANSCEIVE, TagType, 1, TagType, &backBits);
if ((status != MI_OK) || (backBits != 0x10))
{
status = MI_ERR;
}
return status;
}
/* MFRC522_ToCard RC522 ISO14443 : command--MF522
* sendData--RC522,
* sendLen--
* backData--，
* backLen--
* MI_OK
*/
uchar MFRC522_ToCard(uchar command, uchar *sendData, uchar sendLen, uchar *backData, uint *backLen)
{
uchar status = MI_ERR;
uchar irqEn = 0x00;
uchar waitIRq = 0x00;
uchar lastBits;
uchar n;
uint i;
switch (command)
{
case PCD_AUTHENT:
{
irqEn = 0x12;
waitIRq = 0x10;
break;
}
case PCD_TRANSCEIVE: //FIFO
{
irqEn = 0x77;
waitIRq = 0x30;
break;
}
default:
break;
}
Write_MFRC522(CommIEnReg, irqEn|0x80);
ClearBitMask(CommIrqReg, 0x80);
SetBitMask(FIFOLevelReg, 0x80); //FlushBuffer=1, FIFO
Write_MFRC522(CommandReg, PCD_IDLE); //NO action;
//FIFO
for (i=0; i<sendLen; i++)
{
Write_MFRC522(FIFODataReg, sendData[i]);
}
//
Write_MFRC522(CommandReg, command);
if (command == PCD_TRANSCEIVE)
{
SetBitMask(BitFramingReg, 0x80); //StartSend=1,transmission of data starts
}
//
i = 2000; //25ms ???
do
{
//CommIrqReg[7..0]
//Set1 TxIRq RxIRq IdleIRq HiAlerIRq LoAlertIRq ErrIRq TimerIRq
n = Read_MFRC522(CommIrqReg);
i--;
}
while ((i!=0) && !(n&0x01) && !(n&waitIRq));
ClearBitMask(BitFramingReg, 0x80); //StartSend=0
if (i != 0)
{
if(!(Read_MFRC522(ErrorReg) & 0x1B)) //BufferOvfl Collerr CRCErr ProtecolErr
{
status = MI_OK;
if (n & irqEn & 0x01)
{
status = MI_NOTAGERR; //??
}
if (command == PCD_TRANSCEIVE)
{
n = Read_MFRC522(FIFOLevelReg);
lastBits = Read_MFRC522(ControlReg) & 0x07;
if (lastBits)
{
*backLen = (n-1)*8 + lastBits;
}
else
{
*backLen = n*8;
}
if (n == 0)
{
n = 1;
}
if (n > MAX_LEN)
{
n = MAX_LEN;
}
//FIFO
for (i=0; i<n; i++)
{
backData[i] = Read_MFRC522(FIFODataReg);
}
}
}
else
{
status = MI_ERR;
}
}
//SetBitMask(ControlReg,0x80); //timer stops
//Write_MFRC522(CommandReg, PCD_IDLE);
return status;
}
//=== MFRC522_Anticoll serNum-- =============
uchar MFRC522_Anticoll(uchar *serNum)
{
uchar status;
uchar i;
uchar serNumCheck=0;
uint unLen;
//ClearBitMask(Status2Reg, 0x08); //TempSensclear
//ClearBitMask(CollReg,0x80); //ValuesAfterColl
Write_MFRC522(BitFramingReg, 0x00); //TxLastBists = BitFramingReg[2..0]
serNum[0] = PICC_ANTICOLL;
serNum[1] = 0x20;
status = MFRC522_ToCard(PCD_TRANSCEIVE, serNum, 2, serNum, &unLen);
if (status == MI_OK)
{
//
for (i=0; i<4; i++)
{
serNumCheck ^= serNum[i];
}
if (serNumCheck != serNum[i])
{
status = MI_ERR;
}
}
//SetBitMask(CollReg, 0x80); //ValuesAfterColl=1
return status;
}
// CalulateCRC MF522 CRC ：pIndata--，len--，pOutData--
void CalulateCRC(uchar *pIndata, uchar len, uchar *pOutData)
{
uchar i, n;
ClearBitMask(DivIrqReg, 0x04); //CRCIrq = 0
SetBitMask(FIFOLevelReg, 0x80); //FIFO
//Write_MFRC522(CommandReg, PCD_IDLE);
//FIFO
for (i=0; i<len; i++)
{
Write_MFRC522(FIFODataReg, *(pIndata+i));
}
Write_MFRC522(CommandReg, PCD_CALCCRC);
//CRC
i = 0xFF;
do
{
n = Read_MFRC522(DivIrqReg);
i--;
}
while ((i!=0) && !(n&0x04)); //CRCIrq = 1
//CRC
pOutData[0] = Read_MFRC522(CRCResultRegL);
pOutData[1] = Read_MFRC522(CRCResultRegM);
}
// === MFRC522_SelectTag：serNum--
uchar MFRC522_SelectTag(uchar *serNum)
{
uchar i;
uchar status;
uchar size;
uint recvBits;
uchar buffer[9];
//ClearBitMask(Status2Reg, 0x08); //MFCrypto1On=0
buffer[0] = PICC_SElECTTAG;
buffer[1] = 0x70;
for (i=0; i<5; i++)
{
buffer[i+2] = *(serNum+i);
}
CalulateCRC(buffer, 7, &buffer[7]); //??
status = MFRC522_ToCard(PCD_TRANSCEIVE, buffer, 9, buffer, &recvBits);
if ((status == MI_OK) && (recvBits == 0x18))
{
size = buffer[0];
}
else
{
size = 0;
}
return size;
}
/* MFRC522_Auth
*
*：authMode--
0x60 = 验证A密钥
0x61 = 验证B密钥
BlockAddr--块地址
Sectorkey--扇区密码
serNum--卡片序列号，4字节
* MI_OK
*/
uchar MFRC522_Auth(uchar authMode, uchar BlockAddr, uchar *Sectorkey, uchar *serNum)
{
uchar status;
uint recvBits;
uchar i;
uchar buff[12];
//
buff[0] = authMode;
buff[1] = BlockAddr;
for (i=0; i<6; i++)
{
buff[i+2] = *(Sectorkey+i);
}
for (i=0; i<4; i++)
{
buff[i+8] = *(serNum+i);
}
status = MFRC522_ToCard(PCD_AUTHENT, buff, 12, buff, &recvBits);
if ((status != MI_OK) || (!(Read_MFRC522(Status2Reg) & 0x08)))
{
status = MI_ERR;
}
return status;
}
// ======= MFRC522_Read ：blockAddr--;recvData--
uchar MFRC522_Read(uchar blockAddr, uchar *recvData)
{
uchar status;
uint unLen;
recvData[0] = PICC_READ;
recvData[1] = blockAddr;
CalulateCRC(recvData,2, &recvData[2]);
status = MFRC522_ToCard(PCD_TRANSCEIVE, recvData, 4, recvData, &unLen);
if ((status != MI_OK) || (unLen != 0x90))
{
status = MI_ERR;
}
return status;
}
// ====MFRC522_Write ：blockAddr--;writeData-- 16
uchar MFRC522_Write(uchar blockAddr, uchar *writeData)
{
uchar status;
uint recvBits;
uchar i;
uchar buff[18];
buff[0] = PICC_WRITE;
buff[1] = blockAddr;
CalulateCRC(buff, 2, &buff[2]);
status = MFRC522_ToCard(PCD_TRANSCEIVE, buff, 4, buff, &recvBits);
if ((status != MI_OK) || (recvBits != 4) || ((buff[0] & 0x0F) != 0x0A))
{
status = MI_ERR;
}
if (status == MI_OK)
{
for (i=0; i<16; i++) //FIFO 16Byte
{
buff[i] = *(writeData+i);
}
CalulateCRC(buff, 16, &buff[16]);
status = MFRC522_ToCard(PCD_TRANSCEIVE, buff, 18, buff, &recvBits);
if ((status != MI_OK) || (recvBits != 4) || ((buff[0] & 0x0F) != 0x0A))
{
status = MI_ERR;
}
}
return status;
}
// === MFRC522_Halt ==============
void MFRC522_Halt(void)
{
uchar status;
uint unLen;
uchar buff[4];
buff[0] = PICC_HALT;
buff[1] = 0;
CalulateCRC(buff, 2, &buff[2]);
status = MFRC522_ToCard(PCD_TRANSCEIVE, buff, 4, buff,&unLen);
}
Exemple de détection de carte et de badges
carte 125 , 10100000 , 1101100 , 1100111 , 11010110
clé 1 125 , 1000101 , 10111001 , 11010011 , 1010010
clé 2 125 , 10100011 , 10001001 , 11001001 , 10011110
clé 3 125 , 111110 , 11110100 , 11010011 , 1100100
clé 4 237 , 1001 , 1000 , 11010100 , 111000
clé 5 253 , 1000 , 10010100 , 11010011 , 10110010
autre 91 , 10011111 , 11100100 , 1110101 , 1010101
Chaque numéro lu est unique (milliards de combinaisons).
Il suffit de tester si un code lu est présent dans une base de données ou une liste pour réaliser ensuite une action particulière (ouverture de porte par relais, etc...)
Références
Librairie SPI
http://arduino.cc/en/Reference/SPI
Code RFID pour Arduino (commenté en chinois)
http://www.vetco.net/catalog/product_in ... s_id=13579
Autres lectures possibles(non testé)
RFID et Eprom
http://skyduino.wordpress.com/2011/12/1 ... terne-i2c/
Plyground
http://playground.arduino.cc/Learning/PRFID
Instructables
http://www.instructables.com/id/Arduino ... eedstudio/
Datasheet MFRC522
http://www.vetco.net/datasheets/VUPN632 ... asheet.pdf
Pour carte Nano
http://www.onemansanthology.com/blog/rf ... an-module/
