如何將RFID模組與Raspberry Pi整合在一起

Published by Deviceplus 編輯團隊 at 2020.10.15

目的

本課程旨在展示何將RFID讀卡器和執行器與Raspberry Pi整合在一起。基於本文討論的基本原理，我們還會製造一個RFID狗門。

概述

在本課程中，我將介紹如何將RC522 RFID模組與Raspberry Pi機板整合在一起。我還將展示如何整合一個執行器（本例中是一個LED），來響應RFID模組的正確讀取資訊。該執行器可以是電磁鎖、揚聲器，甚至可以是記錄資料的Web介面。我還會介紹如何利用此設計實現一個RFID狗門。

裝置

表1：裝置

物品	連結
Raspberry Pi 3	Raspberry Pi 連結
RC522 RFID 模組	RFID 模組連結
HDMI 線	HDMI 線連結
LED	Adafruit LED連結
滑鼠 + 鍵盤	鍵盤/滑鼠的Amazon連結
顯示器 / 電視機	任何帶有HDMI介面的電視機或顯示器
跳線	跳線的Amazon連結
Micro USB 資料線	Micro USB資料線的Amazon連結
麵包板	麵包板的Amazon連結

程式

1.設計電路

我一直喜歡使用開源的原理圖繪製和PCB佈線軟體Fritzing來製作接線圖（圖1：執行器為LED的電路原理圖）。您可以透過以下連結（可選）下載Fritzing：http://fritzing.org/home/。

第一張原理圖是我正在製作的以LED作為執行器的電路。當RFID模組產生正確讀取訊號，LED會亮起。

第二個電路中的執行器是一個電磁鎖。這個電路用於實現門鎖和狗門設計。TIP120是一款達林頓功率電晶體陣列。它只允許Raspberry Pi控制電磁鎖，電磁鎖所需功率比Paspberry Pi的GPIO埠的輸出還要大。

圖1：執行器為LED的電路原理圖

圖2：執行器為電磁鎖的電路原理圖

RC522 RFID模組使用SPI（序列週邊介面匯流排）連接到Raspberry Pi。SPI匯流排在嵌入式系統中應用相當普遍。讀卡器應根據下表進行接線。

表2：RC522接線表

RC522 Pin	Raspberry Pi 引腳	導線顏色
3.3V	引腳 1	紅
RST	引腳 22	橙
GND	引腳 6	黑
MISO	引腳 21	白
MOSI	引腳 19	灰
SCK	引腳 23	綠
SDA	引腳 24	藍

我將執行器（一個LED）連接到了Raspberry Pi的引腳18。你也應該連接這個引腳。

2.編寫代碼

a.啟用SPI

第一步是在Raspberry Pi上啟用SPI。為此，請打開命令列視窗並輸入sudoraspi-config。系統會彈出Configuration Menu。選擇功能表5“Interfacing Options”。現在選擇“P4 SPI”。當系統問你是否要啟用SPI介面時，選擇“Yes”。配置功能表將顯示“The SPI interface is enabled.”。要完成SPI的啟用，請打開命令列端子並輸入命令sudo reboot。Raspberry Pi會重啟，從而完成SPI啟用。

b.安裝套裝軟體
我們要用的程式館是用Python 2編寫的，不是Python 3。因此，第一步是安裝Python 2.7。請輸入sudo apt-get install python2.7-dev完成該操作。SPI PY程式館負責與RC522模組通信。我透過鍵入命令git clone https://github.com/lthiery/SPI-Py.git 來克隆這個程式館。然後安裝該程式館。首先，透過鍵入cd SPI-Py進入SPI-Py目錄。然後鍵入sudo python setup.py install安裝程式館。

c.添加到Read.py
Read.py腳本需要更改才能與RC522模組對話。編輯此腳本時，請滾動到腳本底部，然後加入注釋“Authenticate”。本課程不涉及RFID的身份驗證。確保在腳本頭添加時間程式館。接下來找到標題為“#Configure LED Output Pin”的部分。這裡是你配置執行器的地方。如果要將該設計應用於狗門，那麼應將輸出引腳配置到電磁鎖。

接下來找到標題為“#Check to see if card UID read matches your card UID.”的部分。該If/Else語句檢查讀卡器從卡上讀取的UID與您之前保存在腳本中的UID是否匹配，如果UID匹配，則執行器的輸出為高。

3.運行代碼

a. 獲取UID

首次運行腳本時，您需要獲取卡的UID。RFID卡的UID是與此卡相關聯的唯一編號，類似於序號。

要運行腳本，請將目錄更改為保存腳本的目錄。然後輸入python Read.py，運行腳本。因為腳本讀卡器UID，所以當你將卡放在讀取器上時，它會拒絕訪問。螢幕上會顯示這張卡的UID。記下這個UID。編輯腳本，然後將腳本的UID更改為此值並保存。

圖3：腳本運行，顯示UID

b.運行最終腳本

輸入python Read.py，再次運行腳本。現在，當你將卡放在讀卡器上時，驗證透過且LED會亮5秒鐘。如果將你的設計應用於狗門，那麼在驗證透過後電磁鎖會打開。

圖4：等待讀卡

圖5：驗證透過

4.製作狗門的注意事項

1. 添加第二個電磁鎖，以保證兩側鎖門。
2. 在門上添加一個霍爾效應（磁感測器）感測器和一塊磁鐵，以便讓Raspberry Pi在鎖門之前知道門已返回到斷路位置。
3. 如果你真的很有想法，那麼可以圍繞門設計較大的環形天線，代替在門上安裝小型讀卡器。你需要電磁線，而且需要將其焊接到讀取模組上。這需要資深技巧，有關環形天線的資訊請在這裡閱讀。
4. 如果你是資深程式師，那麼可以閱讀MFRC522 資料表，更改晶片組上的固件，更好地滿足自己的應用要求。

5.其他裝置選項

1. 門鎖
2. 安全鎖
3. 支付裝置
4. 運輸追跡/物流
5. 零售/購物

6.附錄：Read.py

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf8 -*-
 
import RPi.GPIO as GPIO
import MFRC522
import signal
import time
 
continue_reading = True
 
# Capture SIGINT for cleanup when the script is aborted
def end_read(signal,frame):
    global continue_reading
    print ("Ctrl+C captured, ending read.")
    continue_reading = False
    GPIO.cleanup()
 
# Hook the SIGINT
signal.signal(signal.SIGINT, end_read)
 
# Create an object of the class MFRC522
MIFAREReader = MFRC522.MFRC522()
 
# Welcome message
print ("Welcome to the MFRC522 data read example")
print ("Press Ctrl-C to stop.")
 
# This loop keeps checking for chips. If one is near it will get the UID and authenticate
while continue_reading:
    
    # Scan for cards    
    (status,TagType) = MIFAREReader.MFRC522_Request(MIFAREReader.PICC_REQIDL)
 
    # If a card is found
    if status == MIFAREReader.MI_OK:
        print ("Card detected")
    
    # Get the UID of the card
    (status,uid) = MIFAREReader.MFRC522_Anticoll()
 
    # If we have the UID, continue
    if status == MIFAREReader.MI_OK:
 
        # Print UID
        print ("Card read UID: "+str(uid[0])+","+str(uid[1])+","+str(uid[2])+","+str(uid[3])+','+str(uid[4]))  
        # This is the default key for authentication
        key = [0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF]
        
        # Select the scanned tag
        MIFAREReader.MFRC522_SelectTag(uid)
        
        #ENTER Your Card UID here
        my_uid = [61,84,4,114,31]
        
        #Configure LED Output Pin
        LED = 18
        GPIO.setup(LED, GPIO.OUT)
        GPIO.output(LED, GPIO.LOW)
        
        #Check to see if card UID read matches your card UID
        if uid == my_uid:                #Open the Doggy Door if matching UIDs
            print("Access Granted")
            GPIO.output(LED, GPIO.HIGH)  #Turn on LED
            time.sleep(5)                #Wait 5 Seconds
            GPIO.output(LED, GPIO.LOW)   #Turn off LED
            
        else:                            #Don't open if UIDs don't match
            print("Access Denied, YOU SHALL NOT PASS!")
        
##        # Authenticate
##        status = MIFAREReader.MFRC522_Auth(MIFAREReader.PICC_AUTHENT1A, 8, key, uid)
##
##        # Check if authenticated
##        if status == MIFAREReader.MI_OK:
##            MIFAREReader.MFRC522_Read(8)
##            MIFAREReader.MFRC522_StopCrypto1()
##        else:
##            print "Authentication error"

#!/usr/bin/env python

# -*- coding: utf8 -*-

import RPi.GPIO as GPIO

import MFRC522

import signal

import time

continue_reading = True

# Capture SIGINT for cleanup when the script is aborted

def end_read(signal,frame):

global continue_reading

print ("Ctrl+C captured, ending read.")

continue_reading = False

GPIO.cleanup()

# Hook the SIGINT

signal.signal(signal.SIGINT, end_read)

# Create an object of the class MFRC522

MIFAREReader = MFRC522.MFRC522()

# Welcome message

print ("Welcome to the MFRC522 data read example")

print ("Press Ctrl-C to stop.")

# This loop keeps checking for chips. If one is near it will get the UID and authenticate

while continue_reading:

# Scan for cards

(status,TagType) = MIFAREReader.MFRC522_Request(MIFAREReader.PICC_REQIDL)

# If a card is found

if status == MIFAREReader.MI_OK:

print ("Card detected")

# Get the UID of the card

(status,uid) = MIFAREReader.MFRC522_Anticoll()

# If we have the UID, continue

if status == MIFAREReader.MI_OK:

# Print UID

print ("Card read UID: "+str(uid[0])+","+str(uid[1])+","+str(uid[2])+","+str(uid[3])+','+str(uid[4]))

# This is the default key for authentication

key = [0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF]

# Select the scanned tag

MIFAREReader.MFRC522_SelectTag(uid)

#ENTER Your Card UID here

my_uid = [61,84,4,114,31]

#Configure LED Output Pin

LED = 18

GPIO.setup(LED, GPIO.OUT)

GPIO.output(LED, GPIO.LOW)

#Check to see if card UID read matches your card UID

if uid == my_uid: #Open the Doggy Door if matching UIDs

print("Access Granted")

GPIO.output(LED, GPIO.HIGH) #Turn on LED

time.sleep(5) #Wait 5 Seconds

GPIO.output(LED, GPIO.LOW) #Turn off LED

else: #Don't open if UIDs don't match

print("Access Denied, YOU SHALL NOT PASS!")

## # Authenticate

## status = MIFAREReader.MFRC522_Auth(MIFAREReader.PICC_AUTHENT1A, 8, key, uid)

## # Check if authenticated

## if status == MIFAREReader.MI_OK:

## MIFAREReader.MFRC522_Read(8)

## MIFAREReader.MFRC522_StopCrypto1()

## else:

## print "Authentication error"

Deviceplus 編輯團隊

Device Plus適合所有電子設計和機電一體化發燒友。

如何將RFID模組與Raspberry Pi整合在一起

目的

概述

裝置

目錄

程式

Deviceplus 編輯團隊

Check us out on Social Media

Recommended Posts