ממשק RFID MFRC522 קל עם Arduino Nano: 4 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:14

בקרת גישה היא המנגנון בתחומי האבטחה הפיזית ואבטחת המידע, להגבלת גישה/כניסה אנונימיים למשאבי הארגון או אזור גיאוגרפי. פעולת הגישה עשויה להיות צריכה, כניסה או שימוש. הרשאה לגישה למשאב נקראת הרשאה.

ביטחון פיזי

בקרת הגישה הגיאוגרפית עשויה להיות נאכפת על ידי אנשי צוות (למשל, משמר הגבול, קופץ, בודק כרטיסים), או באמצעות מכשיר כגון קרוסלה (שער מבלוט). בקרת גישה במובן הקפדני (שליטה פיזית בגישה עצמה) היא מערכת של בדיקת נוכחות מורשית, ראו למשל בקר כרטיסים (הסעות). דוגמא נוספת היא בקרת יציאה, למשל. של חנות (קופה) או מדינה. [דרושה ציטוט]. המונח בקרת גישה מתייחס לפרקטיקה של הגבלת הכניסה לנכס, לבניין או לחדר לאנשים מורשים.

אבטחת מידע

בקרת גישה אלקטרונית משתמשת במחשבים כדי לפתור את המגבלות של מנעולים ומפתחות מכניים. ניתן להשתמש במגוון רחב של אישורים להחלפת מפתחות מכניים. מערכת בקרת הגישה האלקטרונית מעניקה גישה המבוססת על האישור המוצג. כאשר ניתנת גישה, הדלת נעולה לזמן מוגדר מראש והעסקה נרשמת. כאשר הגישה נדחית, הדלת נשארת נעולה וניסיון הגישה מוקלט. המערכת תעקוב אחר הדלת והאזעקה אם הדלת נפתחת או נפתחת פתוחה זמן רב מדי לאחר הנעילה.

פעולות בבקרת גישה

כאשר אישורים מוצגים בפני קורא (מכשיר), הקורא שולח את פרטי התעודה, בדרך כלל מספר, ללוח הבקרה, מעבד אמין ביותר. לוח הבקרה משווה את מספר האישור לרשימת בקרת גישה, מעניק או דוחה את הבקשה המוצגת ושולח יומן עסקאות למסד נתונים. כאשר גישה נדחית על סמך רשימת בקרת הגישה, הדלת נשארת נעולה. אם יש התאמה בין האישור לרשימת בקרת הגישה, לוח הבקרה מפעיל ממסר שבתורו פותח את הדלת. לוח הבקרה מתעלם גם מאות פתוח לדלת כדי למנוע אזעקה. לעתים קרובות הקורא מספק משוב, כגון LED אדום מהבהב לגישה שנדחתה ונורית LED ירוקה מהבהבת לגישה ניתנת.

גורמים לאימות המידע:

• משהו שהמשתמש יודע, למשל סיסמה, ביטוי סיסמה או PIN
• משהו שיש למשתמש, כגון כרטיס חכם או מפתח מפתח
• משהו שהמשתמש מאמת, כגון טביעת אצבע, מאומת על ידי מדידה ביו-מטרית.

תְעוּדָה

תעודה היא אובייקט פיזי/מוחשי, פיסת ידע או פן של ישותו הפיזית של האדם, המאפשרת לאדם גישה למתקן פיזי נתון או למערכת מידע מבוססת מחשב. בדרך כלל, אישורים יכולים להיות משהו שאדם יודע (כגון מספר או PIN), משהו שיש לו (כגון תג גישה), משהו שהוא (כגון תכונה ביו-מטרית) או שילוב כלשהו של פריטים אלה. זה ידוע בשם אימות רב-גורמי. האישור הטיפוסי הוא כרטיס גישה או מפתח מפתח, ותוכנות חדשות יותר יכולות גם להפוך את הסמארטפונים של משתמשים להתקני גישה.

טכנולוגיות כרטיסים:

כולל פס מגנטי, ברקוד, וויגנד, קרבה של 125 קילוהרץ, החלקה של 26 סיביות, כרטיסי חכם ליצירת קשר וכרטיסים חכמים פחות. כמו כן, ניתן להשיג מפתחות-מפתחות, שהם קומפקטיים יותר מתעודות זהות, ומתחברים לטבעת מפתחות. טכנולוגיות ביו-מטריות כוללות טביעת אצבע, זיהוי פנים, זיהוי קשתית העין, סריקת רשתית, קול וגיאומטריה של היד. הטכנולוגיות הביו-מטריות המובנות הנמצאות בסמארטפונים חדשים יותר יכולות לשמש גם כאישורים יחד עם תוכנת גישה הפועלת במכשירים ניידים. בנוסף לטכנולוגיות ישנות יותר לכרטיסי גישה לכרטיסים, לטכנולוגיות חדשות יותר כגון תקשורת Near Field (NFC) ו- Bluetooth Low Energy (BLE) יש גם פוטנציאל להעביר אישורי משתמשים לקוראים עבור גישה למערכת או לבנייה.

רכיבים: רכיבי מערכת הבקרה השונים הם:-

• נקודת בקרת כניסה יכולה להיות דלת, קרוסלה, שער חניה, מעלית, או מחסום פיזי אחר, שבו ניתן לשלוט במתן אלקטרונית.
• בדרך כלל, נקודת הגישה היא דלת.
• דלת בקרת כניסה אלקטרונית יכולה להכיל מספר אלמנטים. בסיסי ביותר, יש מנעול חשמלי עצמאי. המנעול נעול על ידי מפעיל עם מתג.
• כדי להפוך זאת לאוטומטי, התערבות המפעיל מוחלפת בקורא. הקורא יכול להיות לוח מקשים שבו מזינים קוד, הוא יכול להיות קורא כרטיסים או קורא ביו מטרי.

טופולוגיה:

הטופולוגיה השולטת בערך בשנת 2009 היא רכזת ודיברה עם לוח הבקרה כמרכז, והקוראים כדוברים. פונקציות החיפוש והבקרה הן על ידי לוח הבקרה. החישורים מתקשרים באמצעות חיבור סדרתי; בדרך כלל RS-485. כמה יצרנים דוחפים את קבלת ההחלטות לקצה על ידי הצבת בקר ליד הדלת. הבקרים מופעלים ל- IP ומתחברים למארח ולמסד נתונים באמצעות רשתות סטנדרטיות.

סוגי קוראי RDID:

1. קוראים בסיסיים (לא חכמים): פשוט קראו את מספר הכרטיס או את מספר ה- PIN והעבירו אותו ללוח הבקרה. במקרה של זיהוי ביומטרי, קוראים כאלה מפיקים את מספר הזיהוי של משתמש. בדרך כלל, פרוטוקול Wiegand משמש להעברת נתונים ללוח הבקרה, אך אפשרויות אחרות כגון RS-232, RS-485 ושעון/נתונים אינן נדירות. זהו הסוג הפופולרי ביותר של קוראי בקרת גישה. דוגמאות לקוראים כאלה הם RF Tiny by RFLOGICS, ProxPoint by HID ו- P300 מאת Farpointe Data.
2. קוראים חצי אינטליגנטיים: יש להם את כל הכניסות והיציאות הדרושות לשליטה על חומרת הדלת (נעילה, מגע בדלת, כפתור יציאה), אך אין לקבל החלטות גישה. כאשר משתמש מציג כרטיס או מזין PIN, הקורא שולח מידע לבקר הראשי ומחכה לתגובתו. אם החיבור לבקר הראשי מופר, קוראים כאלה מפסיקים לפעול, או מתפקדים במצב מושפל. בדרך כלל הקוראים החכמים למחצה מחוברים ללוח הבקרה באמצעות אוטובוס RS-485. דוגמאות לקוראים כאלה הן InfoProx Lite IPL200 של CEM Systems ו- AP-510 של אפולו.
3. קוראים חכמים: יש את כל הכניסות והיציאות הדרושות לשליטה על חומרת הדלת; יש להם גם זיכרון וכוח עיבוד הדרושים כדי לקבל החלטות גישה באופן עצמאי. בדומה לקוראים חכמים למחצה, הם מחוברים ללוח הבקרה באמצעות אוטובוס RS-485. לוח הבקרה שולח עדכוני תצורה ומאחזר אירועים מהקוראים. דוגמאות לקוראים כאלה יכולות להיות InfoProx IPO200 של CEM Systems ו- AP-500 של אפולו. ישנו גם דור חדש של קוראים אינטליגנטים המכונים "קוראי IP". למערכות עם קוראי IP בדרך כלל אין לוחות בקרה מסורתיים, והקוראים מתקשרים ישירות למחשב שפועל כמארח.

סיכוני אבטחה:

הסיכון הביטחוני השכיח ביותר לחדירה באמצעות מערכת בקרת כניסה הוא פשוט לעקוב אחר משתמש לגיטימי דרך דלת, וזו מכונה "זנב". לעתים קרובות המשתמש הלגיטימי יחזיק את הדלת של הפולש. ניתן למזער את הסיכון באמצעות הכשרת מודעות לאבטחה של אוכלוסיית המשתמשים.

הקטגוריות העיקריות של בקרת גישה הן:

• בקרת גישה חובה
• בקרת גישה לפי שיקול דעת
• בקרת גישה מבוססת תפקידים
• בקרת גישה מבוססת חוק.

שלב 1: טכנולוגיית RFID

Def: זיהוי תדר רדיו (RFID) הוא שימוש אלחוטי בשדות אלקטרומגנטיים להעברת נתונים, לצורך זיהוי ומעקב אוטומטי של תגים המחוברים לאובייקטים. התגים מכילים מידע המאוחסן אלקטרונית.

RFID היא טכנולוגיה המשלבת שימוש בצימוד אלקטרומגנטי או אלקטרוסטטי בחלק תדר הרדיו (RF) של הספקטרום האלקטרומגנטי לזיהוי ייחודי של עצם, בעל חיים או אדם.

קורא זיהוי תדרי רדיו (קורא RFID) הוא מכשיר המשמש לאיסוף מידע מתגי RFID, המשמש לעקוב אחר אובייקטים בודדים. גלי רדיו משמשים להעברת נתונים מהתג לקורא.

יישומים של RFID:

1. תגי מעקב אחר בעלי חיים, המוחדרים מתחת לעור, יכולים להיות בגודל אורז.
2. תגים יכולים להיות בצורת בורג לזיהוי עצים או פריטי עץ.
3. מעוצב בכרטיס אשראי לשימוש ביישומי גישה.
4. התגים מפלסטיק קשיח נגד גניבה המחוברים לסחורה בחנויות הם גם תגי RFID.
5. משדרים מלבניים 120 עד 100 על 50 מילימטר כבדים משמשים למעקב אחר מכולות הובלה, או מכונות כבדות, משאיות וקרונות רכבת.
6. במעבדות מאובטחות, בכניסות החברה ובמבני ציבור, יש לשלוט בזכויות הגישה.

אוֹת:

האות נחוץ כדי להעיר או להפעיל את התג ומועבר דרך האנטנה. האות עצמו הוא סוג של אנרגיה שניתן להשתמש בה להפעלת התגית. הטרנספנדר הוא החלק של תג RFID הממיר את תדר הרדיו לכוח שמיש, כמו גם שולח ומקבל הודעות. יישומי RFID לגישה לאנשי צוות משתמשים בדרך כלל במערכות בתדר נמוך, 135 קילוהרץ, לאיתור תג.

דרישות RFID:

1. קורא שמחובר (או משולב עם)
2. אנטנה, ששולחת אות רדיו
3. תג (או משדר) שמחזיר את האות עם מידע נוסף.

קורא ה- RFID מחובר בדרך כלל למחשב/מערכת צד שלישי המקבלת (ומאחסנת) אירועים הקשורים ל- RFID ומשתמשת באירועים אלה כדי להפעיל פעולות. בתעשיית האבטחה מערכת זו עשויה להיות מערכת לבקרת כניסה לבניין, בענף החניה סביר להניח שמדובר במערכת ניהול חניה או בקרת גישה לרכב. בספריות ייתכן שמדובר במערכת ניהול ספריות.

בעיות נפוצות עם RFID:

• התנגשות קורא:
• התנגשות תג.

התנגשות קוראים מתרחשת כאשר האותות משני קוראים או יותר חופפים. התג אינו מצליח להגיב לשאילתות בו זמנית. יש להתקין מערכות בקפידה כדי להימנע מבעיה זו. יש להקים מערכות בזהירות כדי להימנע מבעיה זו; מערכות רבות משתמשות בפרוטוקול נגד התנגשות (פרוטוקול סינגולציה). פרוטוקולים נגד התנגשות מאפשרים לתגים להתחלף בשידור לקורא.

התנגשות תגים מתרחשת כאשר תגים רבים נמצאים בשטח קטן; אך מכיוון שזמן הקריאה הוא מהיר מאוד, קל יותר לספקים לפתח מערכות המבטיחות שתגיות מגיבות אחת בכל פעם.

שלב 2: SPI עם תרשים מעגלים

ל- Atmega328 יש SPI מובנה המשמש לתקשורת עם מכשירים המותאמים ל- SPI כגון ADC, EEPROM וכו '.

תקשורת SPI

הממשק ההיקפי הטורי (SPI) הוא פרוטוקול חיבור ממשק אוטובוס שהתחיל במקור על ידי מוטורולה קורפ. הוא משתמש בארבעה סיכות לתקשורת.

• SDI (קלט נתונים סידוריים)
• SDO (פלט נתונים סידוריים),
• SCLK (שעון סידורי)
• CS (בחירת שבבים)

יש לו שני סיכות להעברת נתונים הנקראות SDI (קלט נתונים סידורי) ו- SDO (פלט נתונים סידוריים). סיכת SCLK (סידורי -שעון) משמשת לסנכרן העברת נתונים ומאסטר מספק שעון זה. סיכת CS (בחירת שבבים) משמשת את המאסטר לבחירת מכשיר עבדים.

למכשירי SPI יש רישומי משמרות של 8 סיביות לשליחה וקבלה של נתונים. בכל פעם שהמאסטר צריך לשלוח נתונים, הוא מציב נתונים במרשם המשמרות ויוצר שעון נדרש. בכל פעם שהמאסטר רוצה לקרוא נתונים, העבד מציב נתונים ברשומות המשמרות והמאסטר מייצר שעון נדרש. שים לב ש- SPI הוא פרוטוקול תקשורת דו -צדדי מלא כלומר נתונים על רשימות משמרות מאסטר ועבדים מתחלפים במקביל.

ל- ATmega32 יש מודול SPI מובנה. הוא יכול לשמש כמכשיר SPI אדון ועבד.

סיכות תקשורת SPI ב- AVR ATmega הן:

• MISO (Master In Slave Out) = מאסטר מקבל נתונים והעבד מעביר נתונים באמצעות סיכה זו.
• MOSI (Master Out Slave In) = מאסטר מעביר נתונים והעבד מקבל נתונים באמצעות סיכה זו.
• SCK (Shift Clock) = Master מייצר שעון זה לתקשורת, המשמשת את מכשיר העבדים. רק מאסטר יכול ליזום שעון סדרתי.
• SS (בחירת עבדים) = המאסטר יכול לבחור עבד באמצעות סיכה זו.

ATmega32 Rgisters המשמשים להגדרת תקשורת SPI:

• מרשם בקרת SPI,
• רשום סטטוס SPI ו-
• רשום נתוני SPI.

SPCR: רשום בקרת SPI

ביט 7 - (SPIE): SPI Interrupt אפשר קצת

1 = אפשר הפסקת SPI. 0 = השבת את הפרעת SPI. ביט 6 - (SPE): SPI הפעל ביט 1 = הפעל SPI. 0 = השבת SPI. ביט 5 - (DORD): סידור סדר הנתונים 1 = LSB מועבר תחילה. 0 = MSB מועבר ראשון. ביט 4 - (MSTR): Master/Slave בחר bit 1 = מצב Master. 0 = מצב עבדים. ביט 3 - (CPOL): שעון קוטביות בחר קצת. 1 = השעון מתחיל מהלוגי. 0 = השעון מתחיל מאפס לוגי. ביט 2 - (CPHA): שלב שעון בחר ביט. 1 = דגימת נתונים בקצה השעון הנגרר. 0 = דגימת נתונים בקצה השעון המוביל. ביט 1: 0 - (SPR1): קצב שעון SPR0 SPI בחר סיביות

SPSR: רשום סטטוס SPI

ביט 7 - SPIF: ביט דגל SPI להפריע

הדגל הזה נקבע כשההעברה הטורית מסתיימת. קבל גם הגדרה כאשר סיכת SS מונעת נמוך במצב אב. זה יכול ליצור הפרעה כאשר SPIE bit ב- SPCR והפרעה גלובלית מופעלת. ביט 6 - WCOL: כתיבת דגל התנגשות כתיבה ביט זה נקבע כאשר כתיבת רישום נתוני SPI מתרחשת במהלך העברת נתונים קודמת. ביט 5: 1 - סיביות שמורות ביט 0 - SPI2X: סיביות מהירות SPI כפולות כאשר היא מוגדרת, מהירות SPI (תדר SCK) מוכפלת.

SPDR:

ביט 7: 0- רשם נתוני SPI המשמש להעברת נתונים בין קובץ Register לבין Register Shift SPI.

הכתיבה ל- SPDR יוזמת העברת נתונים.

מצב מאסטר:

מאסטר כותב בייט נתונים ב SPDR, כתיבה ל- SPDR מתחילה את העברת הנתונים. 8 סיביות נתונים מתחילים לנוע החוצה לעבר העברה ולאחר השינוי המלא של בתים, מחולל השעונים SPI נעצר וסיומת ה- SPIF מוגדרת.

מצב עבדים:

ממשק ה- Slave SPI נשאר שינה כל עוד סיכת SS מוחזקת גבוה על ידי המאסטר. היא מופעלת רק כאשר סיכת ה- SS נעה לנמוכה, והתחלת הנתונים המבוקשים עברה החוצה עם שעון SCK נכנס מהמאסטר. והגדר את SPIF לאחר הסטה מלאה של בתים.

שלב 3: קידוד והטמעה

כתרשים מעגלים זה עובד היטב. אנא התחבר כתרשים.

הקודים נבדקים במחשב שלי.

כל הקודים הללו מופקים מהאינטרנט לאחר חקירה ממושכת.

זה קדחתני למצוא קוד נכון למודול שלך וכמובן..

היו לי אותן בעיות להתחבר ולהפעיל.

לאחר שבועיים של בדיקה של תוכניות רבות גיליתי שמערכת הקודים הזו נכונה.

מודול Arduino Nano 3.0 עם CH340G USB-Serial-TTL. והנהג מצורף לפרויקט זה (CH341SER.zip).

אלה סט תוכניות מושלם ליישום פרויקט זה.

"SPI.h" הוא מספריית ברירת המחדל של Arduino (תוכנה).

ספריית "MFRC" ניתנת עם קידוד Arduino Nano בפועל …

אני מקווה שתיהנו

שלב 4: תוצאות ומסקנות

התוצאות מוצגות ב- Serial-Monitor של Arduino המסוגל לקרוא ולכתוב נתונים טוריים (למחשב האישי). אפילו אתה יכול להשתמש במרק/היפר-סופי וכו 'גם על ידי קביעת שיעורי בודד, התחלות ועצירות.

תוכנה בשימוש:

• Arduino 1.0.5-r2
• CH341SER.zip עבור FTDI (שבב CH340G)
• ניתן להשתמש בפאט/היתר -טרמינל גם לתקשורת טורית באמצעות מחשב

חומרה בשימוש

• מודול MFRC522+ SmartTag+ מחזיק מפתחות - מ- "ebay.in"
• ARduino Nano 3.0 - מתוך "ebay.in"