Raspberry Pi 筆記(25)：RFID 無線射頻辨識控制 LED

我們常用的悠遊卡、門禁卡都是 RFID 無線射頻辨識的應用，無線射頻辨識（英文：Radio Frequency IDentification，縮寫：RFID）是一種無線通訊技術，可以通過無線電訊號識別特定目標並讀寫相關數據，而無需識別系統與特定目標之間建立機械或者光學接觸。[維基百科]

想做一個實驗是利用 RFID 來控制電磁閥的開關，這樣就可以做到門禁的功能，目前市售的門禁系統產品已經很成熟，且已經商品化許久。我們可以透過 RFID 相關實驗來瞭解門禁系統或其他相關的應用。我用的是 RFID-RC522，這個模組通用於Arduino 跟 Raspberry pi。

透過讀取授權的 RFID 卡片資訊，控制 LED燈號，也就是授權的卡片亮綠燈，非授權的卡片亮紅燈，以下就來看看線路及程式內容：

[材料]

• Raspberry Pi 2 Model B x 1
• RFID-RC522模組
• LED x 2個 (紅、綠各 1個)
• 麵包版 x 1
• 連接線 x 11條

[接線]

將 Raspberry Pi 的第7pin (GPIO4)接到綠色 LED的一支腳，第11pin (GPIO17)接到紅色 LED的一支腳，LED的另一支腳則接到第6pin (Ground)。第 24 pin (GPIO8)接到 RFID 模組的 SDA，第23pin (GPIO11)接到 SCK，其他 pin 連接如下表：

Raspberry pi接腳	RFID-RC522
Pin 24	SDA
Pin 23	SCK
Pin 19	MOSI
Pin 21	MISO
Pin None	IRQ
Pin 6	GND
Pin 22	RST
Pin 1	3,3V

SPI匯流排定義四組 logic signals：

• SCLK—Serial Clock（自master輸出）
• MOSI/SIMO—Master Output, Slave Input（自master輸出）
• MISO/SOMI—Master Input, Slave Output（自slave輸出）

[設定步驟]

進入 root 模式執行設定，並開啟 SPI：

# raspi-config

選項如下：7.Advanced Options -> A4 SPI -> Enable -> YES -> OK -> <Finish>

重新開機後，設定config.txt：

$ sudo nano /boot/config.txt

找到以下這一行：

dtparam=spi=on

然後在他下方增加以下這一行：

dtoverlay=spi-bcm2708

重新開機，檢查 spi 模組是否已經安裝完成：

# lsmod | grep spi

如果出現以下這一列，表示 spi 安裝成功？

spi_bcm2835             6678  0

安裝 python-dev

$ sudo apt-get install python-dev

取得SPI-py程式碼，SPI-py是 python 讀取硬體 SPI 的擴充函式庫：

$ git clone https://github.com/lthiery/SPI-Py.git
$ cd SPI-Py
$ sudo python setup.py install
$ cd

安裝 MFRC522-python：

$ git clone https://github.com/mxgxw/MFRC522-python.git
$ cd MFRC522-python

讀取 RFID 卡片資料：

$ python Read.py

讀取的結果如以下畫面：

將 MFRC522-python 的 Read.py 改寫如以下程式，執行時，需將 MFRC522-python 目錄內的MFRC522.pyc 放在跟本程式同一目錄內。您可到 Github 下載原始程式。

[程式]

import time
import RPi.GPIO as GPIO
import MFRC522
import signal

GPIO.setmode(GPIO.BOARD)

#設定LED pin變數
LED0    = 7   
LED1    = 11
counter = 0

#設定為輸出
GPIO.setup(LED0,GPIO.OUT)
GPIO.setup(LED1,GPIO.OUT)


continue_reading = True

# 當按下 Ctrl + C時結束程式
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."

# 迴圈檢查是否取得 UID 及授權
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])
    
        # This is the default key for authentication
        key = [0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF]
        
        # Select the scanned tag
        MIFAREReader.MFRC522_SelectTag(uid)

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

        # 檢查是否為授權卡片
        if status == MIFAREReader.MI_OK:
            MIFAREReader.MFRC522_Read(8)
            MIFAREReader.MFRC522_StopCrypto1()
            GPIO.output(LED0,GPIO.HIGH)
            time.sleep(0.5)
            GPIO.output(LED0,GPIO.LOW)
        else:
            print "Authentication error"
            GPIO.output(LED1,GPIO.HIGH)
            time.sleep(0.5)
            GPIO.output(LED1,GPIO.LOW)

執行的影片結果如下：

[參考資料]

• instructables : Raspberry Pi 3 Model B & MIFARE RC522 RFID Tag Reading
• Github : MFRC522-python