Utiliser le RFID RC522 : lire des cartes avec Arduino et une serrure à carte

Le RFID (Radio Frequency IDentification) est une technologie qui identifie une carte ou un badge par ondes radio, sans contact avec le lecteur. Les cartes de transport, les badges d'accès aux bureaux, les étiquettes antivol des magasins et les puces des animaux utilisent le RFID. Le RC522 est un module lecteur bon marché fonctionnant à 13,56 MHz, généralement vendu avec une carte blanche et un badge porte-clés bleu. C'est la base de nombreux projets, de la serrure à carte au système de pointage.

Comment fonctionne le RFID ?

L'antenne en cuivre de la carte lectrice crée un champ magnétique à 13,56 MHz. La carte ou le badge contient une fine bobine et une minuscule puce, mais pas de pile. Quand la carte approche du champ, l'énergie induite dans la bobine alimente la puce, qui renvoie son identifiant et ses données au lecteur en modifiant très légèrement le champ. C'est pourquoi les cartes fonctionnent des années sans jamais être rechargées, mais avec le RC522 la distance de lecture n'est que d'environ 3 à 5 centimètres.

Les cartes fournies dans les kits sont généralement des MIFARE Classic 1K : leur 1 Ko de mémoire est divisé en 16 secteurs de 4 blocs de 16 octets. Chaque carte possède un UID (identifiant unique) écrit en usine, le plus souvent sur 4 octets. La plupart des projets simples reconnaissent une carte en lisant cet UID plutôt qu'en écrivant des données dedans.

Caractéristiques techniques du RC522

Câblage du RC522 (SPI)

Le RC522 communique en SPI. Les broches SCK, MOSI et MISO doivent aller sur les broches SPI fixes de chaque carte ; SDA (SS) et RST peuvent aller sur n'importe quelle broche numérique, du moment que le code correspond. Tu peux retrouver les broches SPI de ta carte dans l'outil Brochage.

La bibliothèque MFRC522 et la lecture de l'UID

Dans le gestionnaire de bibliothèques, cherche MFRC522 et installe la bibliothèque de GithubCommunity (miguelbalboa). Le code ci-dessous affiche dans le moniteur série l'UID de chaque carte présentée, en hexadécimal (HEX) :

1#include <SPI.h>
2#include <MFRC522.h>
3
4const int SS_PIN = 10;
5const int RST_PIN = 9;
6
7MFRC522 rfid(SS_PIN, RST_PIN);
8
9void setup() {
10  Serial.begin(9600);
11  SPI.begin();
12  rfid.PCD_Init();
13  Serial.println("Kartı okutun / scan a card");
14}
15
16void loop() {
17  if (!rfid.PICC_IsNewCardPresent() || !rfid.PICC_ReadCardSerial()) return;  // kart yok / no card
18
19  Serial.print("UID:");
20  for (byte i = 0; i < rfid.uid.size; i++) {
21    Serial.print(rfid.uid.uidByte[i] < 0x10 ? " 0" : " ");
22    Serial.print(rfid.uid.uidByte[i], HEX);
23  }
24  Serial.println();
25
26  rfid.PICC_HaltA();        // kartı beklemeye al / halt the card
27  rfid.PCD_StopCrypto1();
28}

Vérifier une carte autorisée

En comparant l'UID lu à une valeur enregistrée, tu peux décider si la carte est autorisée. L'exemple ci-dessous vérifie une seule carte autorisée ; pour plusieurs cartes, rends le tableau bidimensionnel et compare dans une boucle :

1// yukarıdaki tanımlar ve setup() aynen / definitions and setup() as above
2byte allowed[4] = {0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF};   // kendi kartının UID'si / your card's UID
3
4bool isAllowed() {
5  if (rfid.uid.size != 4) return false;
6  for (byte i = 0; i < 4; i++) {
7    if (rfid.uid.uidByte[i] != allowed[i]) return false;
8  }
9  return true;
10}
11
12void loop() {
13  if (!rfid.PICC_IsNewCardPresent() || !rfid.PICC_ReadCardSerial()) return;
14  Serial.println(isAllowed() ? "İzin verildi / access granted" : "Reddedildi / access denied");
15  rfid.PICC_HaltA();
16  rfid.PCD_StopCrypto1();
17}

Une serrure à carte avec un servo

Réalisons une serrure qui fait tourner un servo de 90 degrés pour ouvrir pendant 3 secondes avec une carte autorisée, et qui émet un bip d'avertissement avec un buzzer pour une carte non autorisée. Pour le câblage du servo, vois Qu'est-ce qu'un servomoteur ?, et pour le son Qu'est-ce qu'un buzzer ? Sur l'Uno, la bibliothèque Servo utilise le Timer1 et tone() le Timer2 : les deux cohabitent sans problème.

1#include <SPI.h>
2#include <MFRC522.h>
3#include <Servo.h>
4
5MFRC522 rfid(10, 9);       // SS, RST
6Servo lock;
7const int BUZZER_PIN = 8;
8byte allowed[4] = {0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF};
9
10void setup() {
11  SPI.begin();
12  rfid.PCD_Init();
13  lock.attach(6);
14  lock.write(0);                          // kilitli / locked
15}
16
17void loop() {
18  if (!rfid.PICC_IsNewCardPresent() || !rfid.PICC_ReadCardSerial()) return;
19  bool ok = rfid.uid.size == 4 && memcmp(rfid.uid.uidByte, allowed, 4) == 0;
20  if (ok) {
21    lock.write(90);                       // kilidi aç / unlock
22    delay(3000);
23    lock.write(0);                        // tekrar kilitle / lock again
24  } else {
25    tone(BUZZER_PIN, 400, 600);           // reddedildi sesi / denied beep
26  }
27  rfid.PICC_HaltA();
28  rfid.PCD_StopCrypto1();
29}

Le RC522 avec l'ESP32 et le Raspberry Pi Pico

La même bibliothèque MFRC522 fonctionne sur l'ESP32 ; utilise les broches VSPI et déclare l'objet ainsi : MFRC522 rfid(5, 22);. Comme l'ESP32 fonctionne en 3,3 V, il s'accorde parfaitement avec le RC522, et grâce au Wi-Fi tu peux enregistrer les cartes lues sur Internet. Sur le Pico en MicroPython, copie un fichier mfrc522.py (par exemple la bibliothèque de danjperron) sur le Pico et utilise-le ainsi :

1from mfrc522 import MFRC522      # mfrc522.py Pico'da olmalı / mfrc522.py must be on the Pico
2import time
3
4reader = MFRC522(spi_id=0, sck=18, miso=16, mosi=19, cs=17, rst=20)
5
6while True:
7    reader.init()
8    stat, tag_type = reader.request(reader.REQIDL)
9    if stat == reader.OK:
10        stat, uid = reader.SelectTagSN()
11        if stat == reader.OK:
12            print("UID:", "".join("{:02X}".format(b) for b in uid))
13    time.sleep_ms(200)

Les types de RFID : quelles cartes le RC522 lit-il ?

Le RC522 ne lit que les cartes HF à 13,56 MHz. Les badges 125 kHz utilisés dans de nombreux immeubles (souvent marqués « EM ») ne peuvent pas être lus par le RC522 ; il faut pour eux un lecteur 125 kHz comme le RDM6300. Le NFC est une forme de RFID à 13,56 MHz lisible par les téléphones ; le RC522 peut lire l'UID des autocollants NTAG.

Idées de projets avec le RFID

• Serrure de porte ou de tiroir à carte : une serrure qui s'ouvre avec la carte autorisée et alerte avec les autres.
• Système de pointage : associe chaque carte à un nom et enregistre l'heure d'arrivée sur une carte SD ou sur Internet.
• Écran d'accueil : affiche « Bienvenue » et le nom de la personne sur un LCD quand une carte est présentée ; pour l'écran, vois Utiliser un écran LCD I2C.
• Boîte à histoires : associe un fichier audio différent à chaque carte et crée un jouet sonore pour enfants avec un DFPlayer.
• Distributeur de croquettes intelligent : donne à manger quand le badge du collier de l'animal est lu.
• Jeu de cartes : crée un quiz ou un jeu de mémoire avec des cartes.

Erreurs fréquentes et solutions

• Aucune carte n'est lue et la version affiche 0x0 : les fils SPI sont sur de mauvaises broches ; vérifie surtout MOSI et MISO.
• Brancher le module en 5V : le RC522 fonctionne en 3,3 V ; le 5 V peut le détruire.
• Vouloir lire une carte 125 kHz : le RC522 ne voit pas ces cartes ; utilise une carte 13,56 MHz.
• Carte trop éloignée ou posée sur du métal : approche la carte à 1–3 cm ; les surfaces métalliques perturbent le champ.
• La même carte est lue en boucle : PICC_HaltA() n'est pas appelé ; mets la carte en veille après lecture.
• Fils trop longs : les signaux SPI se dégradent sur de longs fils ; reste sous 20 cm.

Le RFID répond à la question « qui es-tu ? » d'un simple geste, ce qui apporte beaucoup aux projets de sécurité et d'automatisation. Dans l'application BlueGrays, tu trouveras des projets de lecture de valeurs RFID, de lecteur de cartes avec LCD et de serrure RFID à servo, pas à pas avec schémas et code.