RFID-Kit - Lesen und Schreiben (2/3)

Unser heutiger Blogpost ist der zweite Teil mit dem Thema "Lesen und Schreiben mit dem RFID-Kit" in der dreiteiligen Reihe zu unserem RFID-Kit:

Am Ende dieser 3 Teile wirst du wissen:

- Was unser RFID-Kit kann und wie du es einrichtest

- Wie du mit unserem RFID-Kit schreiben und lesen kannst

- Wie es mit unserem RFID-Kit möglich ist, eine Computerzugangsberechtigung zu installieren

Teil 1 der Blogreihe verpasst? Dann direkt hier zum Nachlesen.

RFID Lesen und Schreiben

 

Die grundlegenden Operationen bei der Verwendung eines RFID Moduls sind das Auslesen von Daten aus einem RFID Transponder und das Schreiben von ebendiesem.

In diesem Post werden wir beides Schritt für Schritt durchführen und erklären.

Die Grundlagen zur RFID Technik, das Anschließen des Moduls und die Installation der hier verwendeten Library erklärt der inhaltlich vorhergehende Blog Post RFID-Einführung.

 

Sowohl für das Lesen, als auch für das Schreiben wird ein RFID Transponder benötigt. Das bei uns erhältliche RFID Kit wird mit zweien geliefert, einem Chip und einer Schlüsselkarte. Welchen du verwendest spielt für die Programmierung keine Rolle.

 

Vor der Setup-Funktion des Lese-Sketches importieren wir die benötigten Libraries und definieren einige der angeschlossenen Pins (nämlich die, die frei gewählt werden können).

 

#include <SPI.h>

#include <MFRC522.h>

 

const uint8_t RST_PIN = 9; // reset pin

const uint8_t SS_PIN = 10; // serial data pin

 

Anschließend legen wir ein MFRC522 Objekt an. Dieses repräsentiert im Programm das angeschlossene RFID Modul.

 

MFRC522 mfrc522(SS_PIN, RST_PIN); // create MFRC522 instance

 

In der Setup Funktion wird die serielle Verbindung zum PC aufgebaut, das RFID Modul initialisiert und die SPI (Serial Peripheral Interface Bus) Verbindung hergestellt.

 

void setup() {

 Serial.begin(9600); // start serial connection

 SPI.begin(); // start SPI bus

 mfrc522.PCD_Init(); // init RFID module

}

Card ID Lesen

 

Code: Simsso/Arduino-Examples/RFID/ReadUID

Die einfachste Operation ist das Auslesen des unique identifiers (UID) des RFID Transponders. Damit das RFID Modul überhaupt nach Transpondern sucht und deren UID liest, müssen in der Loop-Funktion die Aufrufe

 

 mfrc522.PICC_IsNewCardPresent();

 mfrc522.PICC_ReadCardSerial();

 

gemacht werden. Erst danach kann die UID verwendet werden. Bei der UID handelt es sich um ein Byte Array, das bei der Identifikation eines Transponders hilft. Das Array hat die Länge 4, sodass insgesamt über vier Milliarden unterschiedliche UIDs existieren können. Im Serial Monitor kann die ID des zuletzt detektierten Transponders mit den folgenden Codezeilen im Hex-Format ausgegeben werden.

 

 for (int i = 0; i < mfrc522.uid.size; i++) {

   Serial.print(mfrc522.uid.uidByte[i], HEX);

   Serial.print(" ");

 }

 

Die Ausgabe sieht zum Beispiel so aus: 14 86 6E 7B

Hauptspeicher Lesen

 

Code: Simsso/Arduino-Examples/RFID/ReadStorage

Der Hauptspeicher unserer Transponder besteht aus 16 Sektoren mit je 4 Blöcken. Jeder dieser Blöcke enthält 16 Byte Speicher. Der Gesamtspeicherplatz beträgt 16·4·16 = 1024 Byte (1 kByte). Ein Sektor lässt sich mit der Codezeile

 

mfrc522.PICC_DumpMifareClassicSectorToSerial(&(mfrc522.uid), &key, sector);

 

einfach formatiert ausgeben, wobei die Variable sector der Index des Sektors ist, also Ganzzahlenwerte von 0 bis 15 annehmen kann. Der Key wird vorher erzeugt (siehe Beispielcode im Link). Die (im SerialMonitor angezeigte) Ausgabe sieht zum Beispiel so aus:

 

  0      3   00 00 00 00  00 00 FF 07  80 69 FF FF  FF FF FF FF  [ 0 0 1 ]

         2   00 00 00 00  00 00 00 00  00 00 00 00  00 00 00 00  [ 0 0 0 ]

         1   00 00 00 00  00 00 00 00  00 00 00 00  00 00 00 00  [ 0 0 0 ]

         0   B5 A3 2B 1B  26 08 04 00  62 63 64 65  66 67 68 69  [ 0 0 0 ]

 

Der Inhalt eines einzelnen Blockes kann mit der folgenden Codezeile ausgelesen werden.

 

mfrc522.MIFARE_Read(blockAddress, buffer, &size);

 

Die Block-Adresse ist dabei eine Zahl von 0 bis 63. Der Buffer ist ein Array mit 16+2 Byte Speicherkapazität, in das eine Zeile der obigen gespeichert wird. Der letzte Parameter size ist ein Pointer auf eine Variable die gleich der Größe des übergebenen buffer Arrays ist.

Daten Schreiben

 

Code: Simsso/Arduino-Examples/RFID/WriteFloat

Das Schreiben von Daten auf den Transponder ist dem Lesen sehr ähnlich. Der Funktionsaufruf

 

mfrc522.MIFARE_Write(blockAddress, dataBlock, 16);

 

schreibt das Byte Array dataBlock, das die Länge 16 hat, in den Block mit der Nummer blockAddress. Eine Sektornummer kommt hier deshalb nicht vor, weil die Block Adresse diese impliziert. Die Block Adresse wird nämlich kontinuierlich hochgezählt, liegt also zwischen 0 und 63. Vor dem Schreiben muss man sich analog zum Lesen authentifizieren, das sind weitere sechs Zeilen Code, die Sie dem Code Beispiel entnehmen können.

 

In diesem Absatz wird abschließend noch gezeigt, wie man -- etwas praxisnäher -- eine Float-Variable abspeichern kann. Sowohl Float-, als auch Double-Variablen bestehen beim Arduino aus 4 Byte (Referenz https://www.arduino.cc/en/Reference/Double). Im Code wird eine Float-Variable dazu mit einem beliebigen Wert initialisiert. Anschließend wird ein Byte Pointer angelegt, der auf die Adresse des Wertes (zum Beispiel von einem Sensor) zeigt. Die vier Bytes der Float Variable werden dann in ein Byte-Array der Länge 16 (Größe eines Blocks) kopiert. Dieses wird mit der oben genannten Funktion in den fünften Block des Transponderspeichers geschrieben.

 

     float temperature = 15.09f;

     byte *tempBytes = (byte *)&temperature;

     byte dataBlock[16] = { 0 }; // initialize block buffer with zeros

     for (uint8_t i = 0; i < sizeof(float); i++) {

       dataBlock[i] = tempBytes[i]; // copy byte from float variable into buffer

     }

     status = (MFRC522::StatusCode) mfrc522.MIFARE_Write(5, dataBlock, 16);

 

Mit dem oben erwähnten ReadStorage Sketch kann jetzt ausgelesen werden, dass die ersten vier Byte im Block 5 gesetzt wurden. Diese Werte entsprechen im 32-bit IEEE 754 Format dem Wert 15,09.

 

5   A4 70 71 41  00 00 00 00  00 00 00 00  00 00 00 00  [ 0 0 0 ]

In unserem inhaltlich nachfolgenden Blog Post erklären wir, wie man mit unserem RFID-Kit eine Computerzugangsberechtigung bauen kann. Du findest Teil 3 auf unserem Blog, also am besten direkt reinschauen um spannende Tutorials und tolle Projekte zu finden!

Dein

Team AZ-Delivery