如何將RFID模塊與Raspberry Pi集成在一起

這篇文章來源于DevicePlus.com英語網(wǎng)站的翻譯稿。

目的

本教程旨在展示何將RFID讀卡器和執(zhí)行器與Raspberry Pi集成在一起?；诒疚挠懻摰幕驹?，我們還會制造一個RFID狗門。

概述

在本教程中，我將介紹如何將RC522 RFID模塊與Raspberry Pi基板集成在一起。我還將展示如何集成一個執(zhí)行器（本例中是一個LED），來響應(yīng)RFID模塊的正確讀取信息。該執(zhí)行器可以是電磁鎖、揚(yáng)聲器，甚至可以是記錄數(shù)據(jù)的Web界面。我還會介紹如何利用此設(shè)計實現(xiàn)一個RFID狗門。

設(shè)備

表1：設(shè)備

目錄

1. 設(shè)計電路

2. 編寫代碼

a.啟用 SPI

b.安裝軟件包

c.添加到 Read.py

3. 運(yùn)行代碼

a.獲取 UID

b.運(yùn)行最終腳本

4. 制作狗門的注意事項

5.其他設(shè)備選項

6.附錄：Read.py

程序

1. 設(shè)計電路

我一直喜歡使用開源的原理圖繪制和PCB布線軟件Fritzing來制作接線圖（圖1：執(zhí)行器為LED的電路原理圖）。您可以通過以下鏈接（可選）下載Fritzing： https://fritzing.org/home/

第一張原理圖是我正在制作的以LED作為執(zhí)行器的電路。當(dāng)RFID模塊產(chǎn)生正確讀取信號，LED會亮起。

第二個電路中的執(zhí)行器是一個電磁鎖。這個電路用于實現(xiàn)門鎖和狗門設(shè)計。TIP120是一款達(dá)林頓功率晶體管陣列。它只允許Raspberry Pi控制電磁鎖，電磁鎖所需功率比Paspberry Pi的GPIO端口的輸出還要大。

圖1：執(zhí)行器為LED的電路原理圖

圖2：執(zhí)行器為電磁鎖的電路原理圖 RC522 RFID模塊使用SPI（串行外圍接口總線）連接到Raspberry Pi。SPI總線在嵌入式系統(tǒng)中應(yīng)用相當(dāng)普遍。讀卡器應(yīng)根據(jù)下表進(jìn)行接線。

表2：RC522接線表

我將執(zhí)行器（一個LED）連接到了Raspberry Pi的引腳18。你也應(yīng)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，請打開命令行窗口并輸入sudo raspi-config。系統(tǒng)會彈出Configuration Menu。選擇菜單5“Interfacing Options”?，F(xiàn)在選擇“P4 SPI”。當(dāng)系統(tǒng)問你是否要啟用SPI接口時，選擇“Yes”。配置菜單將顯示“The SPI interface is enabled.”。要完成SPI的啟用，請打開命令行終端并輸入命令sudo reboot。Raspberry Pi會重啟，從而完成SPI啟用。

b. 安裝軟件包
我們要用的庫是用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庫負(fù)責(zé)與RC522模塊通信。我通過鍵入命令git clone https://github.com/lthiery/SPI-Py.git來克隆這個庫。然后安裝該庫。首先，通過鍵入cd SPI-Py進(jìn)入SPI-Py目錄。然后鍵入sudo python setup.py install安裝庫。

c. 添加到 Read.py
Read.py腳本需要更改才能與RC522模塊對話。編輯此腳本時，請滾動到腳本底部，然后加入注釋“Authenticate”。本教程不涉及RFID的身份驗證。確保在腳本頭添加時間庫。接下來找到標(biāo)題為“#Configure LED Output Pin”的部分。這里是你配置執(zhí)行器的地方。如果要將該設(shè)計應(yīng)用于狗門，那么應(yīng)將輸出引腳配置到電磁鎖。

接下來找到標(biāo)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(zhí)行器的輸出為高。

3. 運(yùn)行代碼

a. 獲取 UID

首次運(yùn)行腳本時，您需要獲取卡的UID。RFID卡的UID是與此卡相關(guān)聯(lián)的唯一編號，類似于序列號。

要運(yùn)行腳本，請將目錄更改為保存腳本的目錄。然后輸入python Read.py，運(yùn)行腳本。因為腳本讀卡器UID，所以當(dāng)你將卡放在讀取器上時，它會拒絕訪問。屏幕上會顯示這張卡的UID。記下這個UID。編輯腳本，然后將腳本的UID更改為此值并保存。

圖3：腳本運(yùn)行，顯示UID b. 運(yùn)行最終腳本

輸入python Read.py，再次運(yùn)行腳本?，F(xiàn)在，當(dāng)你將卡放在讀卡器上時，驗證通過且LED會亮5秒鐘。如果將你的設(shè)計應(yīng)用于狗門，那么在驗證通過后電磁鎖會打開。

圖4：等待讀卡

圖5：驗證通過 4. 制作狗門的注意事項

如果要將該設(shè)計實現(xiàn)為一個狗門，那么你需要考慮其他一些設(shè)計技巧：

1. 添加第二個電磁鎖，以保證兩側(cè)鎖門。

2. 在門上添加一個霍爾效應(yīng)（磁傳感器）傳感器和一塊磁鐵，以便讓Raspberry Pi在鎖門之前知道門已返回到關(guān)閉位置。

3. 如果你真的很有想法，那么可以圍繞門設(shè)計較大的環(huán)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塊上。這需要資深技巧，有關(guān)環(huán)形天線的信息請在這里閱讀。

4. 如果你是資深程序員，那么可以閱讀MFRC522 數(shù)據(jù)表，更改芯片組上的固件，更好地滿足自己的應(yīng)用要求。

5. 其他設(shè)備選項

a.門鎖

b.安全鎖

c.支付設(shè)備

d.運(yùn)輸跟蹤/物流

e.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"

審核編輯：湯梓紅