Come usare l'RFID RC522: leggere tessere con Arduino e una serratura a tessera

L'RFID (Radio Frequency IDentification) è una tecnologia che riconosce una tessera o un portachiavi tramite onde radio, senza toccare il lettore. Abbonamenti dei mezzi pubblici, badge d'accesso agli uffici, etichette antitaccheggio dei negozi e microchip degli animali usano tutti l'RFID. L'RC522 è un modulo lettore economico che lavora a 13,56 MHz, di solito venduto con una tessera bianca e un portachiavi blu. È la base di molti progetti, dalle serrature a tessera ai sistemi di rilevazione presenze.

Come funziona l'RFID?

L'antenna di rame della scheda lettore crea un campo magnetico a 13,56 MHz. Dentro la tessera o il portachiavi ci sono una bobina sottile e un minuscolo chip, ma nessuna batteria. Quando la tessera si avvicina al campo, l'energia indotta nella bobina alimenta il chip, che invia al lettore la sua identità e i suoi dati modificando leggermente il campo. Per questo le tessere funzionano per anni senza essere mai ricaricate, ma con l'RC522 la distanza di lettura è di soli 3–5 centimetri circa.

Le tessere dei kit sono di solito MIFARE Classic 1K: 1 KB di memoria diviso in 16 settori, ciascuno di 4 blocchi da 16 byte. Ogni tessera ha un UID (identificativo univoco) scritto in fabbrica, di solito lungo 4 byte. La maggior parte dei progetti semplici riconosce la tessera leggendo questo UID invece di scriverci dati.

Caratteristiche tecniche dell'RC522

Collegamento dell'RC522 (SPI)

L'RC522 comunica con la scheda tramite SPI. I pin SCK, MOSI e MISO vanno collegati ai pin SPI fissi di ogni scheda, mentre SDA (SS) e RST possono andare su qualsiasi pin digitale, purché corrispondano al codice. Puoi vedere i pin SPI della tua scheda nello strumento Pinout.

La libreria MFRC522 e la lettura dell'UID

Nel Gestore librerie cerca MFRC522 e installa la libreria di GithubCommunity (miguelbalboa). Il codice qui sotto scrive nel Monitor seriale, in esadecimale (HEX), l'UID di ogni tessera che avvicini:

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}

Controllare una tessera autorizzata

Confrontando l'UID letto con un valore salvato puoi decidere se la tessera è autorizzata. L'esempio qui sotto controlla una sola tessera autorizzata; per più tessere basta rendere l'array bidimensionale e confrontare in un ciclo:

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}

Serratura a tessera con servo

Costruiamo una serratura che, con una tessera autorizzata, ruota un servo di 90 gradi e apre per 3 secondi, mentre con una tessera non autorizzata emette un breve bip con un buzzer. Per il collegamento del servo vedi Cos'è un servomotore?, per l'avviso sonoro Cos'è un buzzer? Sull'Uno la libreria Servo usa il Timer1 e tone() il Timer2, quindi funzionano insieme senza problemi.

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}

RC522 con ESP32 e Raspberry Pi Pico

Sull'ESP32 funziona la stessa libreria MFRC522; usa i pin VSPI e dichiara l'oggetto come MFRC522 rfid(5, 22);. Lavorando a 3,3 V, l'ESP32 si abbina perfettamente all'RC522, e grazie al Wi-Fi puoi registrare online le tessere lette. Sul Pico con MicroPython, copia un file mfrc522.py (per esempio la libreria di danjperron) sul Pico e usalo così:

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)

Tipi di RFID: quali tessere legge l'RC522?

L'RC522 legge solo tessere HF a 13,56 MHz. Le tessere a 125 kHz usate in molti condomini (spesso con la scritta "EM") non si possono leggere con l'RC522; serve un lettore a 125 kHz come l'RDM6300. L'NFC è un tipo di RFID a 13,56 MHz leggibile dai telefoni; l'RC522 può leggere l'UID degli adesivi NTAG.

Idee di progetti con l'RFID

• Serratura a tessera per porta o cassetto: una serratura che si apre con la tessera autorizzata e avvisa con le altre.
• Rilevazione presenze: associa ogni tessera a un nome e registra l'orario di arrivo su scheda SD o online.
• Schermata di benvenuto: mostra "Benvenuto" e il nome della persona su un LCD quando passa la tessera; per il display vedi Usare un display LCD I2C.
• Scatola delle storie: assegna un file audio diverso a ogni tessera e crea un gioco sonoro per bambini con un DFPlayer.
• Ciotola intelligente: eroga il cibo quando viene letta la medaglietta sul collare dell'animale.
• Gioco con le tessere: crea un quiz o un gioco di memoria con le tessere.

Errori comuni e come risolverli

• Non viene letta nessuna tessera e la versione è 0x0: i fili SPI sono sui pin sbagliati; controlla soprattutto MOSI e MISO.
• Collegare il modulo al 5V: l'RC522 funziona a 3,3 V; i 5 V possono distruggerlo.
• Provare a leggere una tessera a 125 kHz: l'RC522 non vede queste tessere; usa una tessera a 13,56 MHz.
• Tessera troppo lontana o su una superficie metallica: avvicina la tessera a 1–3 cm; il metallo disturba il campo.
• La stessa tessera viene letta di continuo: manca la chiamata a PICC_HaltA(); metti in pausa la tessera dopo averla letta.
• Fili lunghi: i segnali SPI peggiorano con i fili lunghi; tienili sotto i 20 cm.

L'RFID risponde alla domanda "chi sei?" con un semplice gesto, e questo arricchisce molto i progetti di sicurezza e automazione. Nell'app BlueGrays trovi progetti di lettura di valori RFID, lettore di tessere con LCD e serratura RFID con servo, passo passo con schemi e codice.