تحلیل و بررسی کتابخانه MFRC522.h

در سلسله آموزش های تحلیل و بررسی کتابخانه های آردوینو، این بار به کتابخانه ماژول MFRC552 می پردازیم. همانطور که اطلاع دارید، فناوری RFID یکی از مهم ترین و کاربردی ترین ابزار در پروژه های مختلف به شمار می رود. کارت های بلیط مترو، درب های دیجیتالی هتل ها، شرکت ها و ادارات، سیستم های حضور و غیاب و….. همگی جهت اجرا و فعالیت نیاز به این تکنولوژی دارند. در این تکنولوژی، جهت ارسال و دریافت داده، در یک طرف کارت ها و اصطلاحا تگ ها قرار دارند. این تگ ها دارای یک شماره یکتای مخصوص هستند. در طرف دیگر، ماژولی جهت خواندن شماره تگ ها و یا نوشتن شماره ID بر روی کارت وجود دارد. پیشتر آموزش های بسیاری در دیجی اسپارک برای راه اندازی و کار با ماژول RC522 کار شده است. همچنین پروژه های مختلفی نیز انجام گرفته که با کلیک بر روی این لینک، می توانید به این آموزش ها دسترسی داشته باشید. در این آموزش به تحلیل و بررسی کتابخانه MFRC522 می پردازیم. در ابتدا نحوه نصب این کتابخانه در محیط آردوینو مورد بررسی قرار می گیرد. پس از آن به الزامات فنی و بردهای مورد پشتیبانی این برد می پردازیم. در ادامه به معرفی توابع کلیدی و کاربردی این کتابخانه پرداخته و در نهایت با ارائه مثالی، به بحث خاتمه می دهیم. در ادامه با مرجع تخصصی آردوینو به زبان فارسی، دیجی اسپارک همراه باشید.

نصب کتابخانه MFRC522.h

اولین قدم در استفاده از یک کتابخانه، نصب آن در محیط آردوینو است. برای نصب کتابخانه، دو روش دستی و خودکار وجود دارد. در روش دستی، پس از دانلود فایل های کتابخانه، می بایست آن را در مسیر نصب آردویینو قرار دهید. اما در روش خودکار، تنها با تایپ نام کتابخانه در قسمت مدیریت کتابخانه ها، کتابخانه مورد نظر به صورت خودکار در مخازن آردوینو جستجو شده و پس از یافتن آن، نصب خواهد شد. به همین منظور، ابتدا در نرم افزار آردوینو، بر روی گزینه Tools و سپس Manage Libraries کلید کنید. با کلیک بر روی گزینه Manage Libraries، می توانید وضعیت کتابخانه های نصب شده و لیستی از کتابخانه های جدید و بروز را مشاهده کنید. این مورد در تصویر زیر، قابل مشاهده است.

مطابق فلش قرمز رنگ تصویر فوق، در کادر جستجو، با تایپ نام کتابخانه، می توان آن را یافته و سپس نصب نمود. در اینجا ما عبارت “MFRC522” را تایپ می کنیم. پس از چند لحظه، کتابخانه مورد نظر به شکل تصویر زیر، به نمایش در می آید. با کلیک بر روی گزینه install، این کتابخانه را نصب نمایید.

پس از نصب کتابخانه، نوبت به بررسی توابع و استفاده از آن می رسد. اما پیش از آن، ابتدا به بررسی توابع کلیدی و کاربردی پرداخته و در نهایت با ارائه مثال از کاربرد، به آموزش را پایان می دهیم.

توجه: کتابخانه مورد بررسی در این آموزش، ورژن ۱٫۴٫۸ است.

بردهای مورد پشتیبانی

کتابخانه RC522، یک کتابخانه جامع با قابلیت استفاده در طیف وسیعی از بردهای آردوینو، ESP و میکروکنترلرهای آرم است.  این کتابخانه قابلیت نوشتن و خواندن را تحت استاندارد  ISO/IEC 14443A/MIFARE داراست. از این کتابخانه می توان در بردهای زیر، استفاده نمود.

1. آردوینو میکرو
2. آردوینو لئوناردو
3. آردوینو مگا
4. آردوینو UNO
5. آردوینو نانو
6. آردوینو میکرو
7. بردهای ESP8266
8. بردهای Teensy

همچنین جدول زیر که از رفرنس دریافت شده، نحوه  سیم کشی و اتصالات در بردهای مختلف آردوینو را نمایش می دهد.

همچنین برای بردهای ESP، نظیر wemos و بردهای Teensy، جدول اتصالات، مطابق آنچه که از رفرنس دریافت شده است، به شرح زیر می باشد.

پس از بررسی الزامات و نکات فنی، نوبت به تحلیل و بررسی توابع کلیدی کتابخانه می رسد. در قسمت بعدی به این موضوع می پردازیم.

توابع کلیدی کتابخانه

در این قسمت به بررسی توابع کلیدی کتابخانه MFRC522 می پردازیم. در رابطه با توابع، در نظر بگیرید که ورودی ها از سمت چپ به راست، به ترتیب شماره های یک، دو، سه و… را به خود اختصاص می دهند. به عبارت دیگر، منظور از ورودی اول سمت چپ ترین ورودی بوده و سایر ورودی ها از ۲ به بعد، به خود شماره اختصاص می دهند.

اجرای نمونه برنامه

در این قسمت به بررسی دو نمونه برنامه می پردازیم. برنامه نخست اطلاعات ID یک کارت را خوانده و نمایش می دهد. این برنامه را در زیر مشاهده می نمایید.

#include <SPI.h>  //فراخوانی کتابخانه SPI جهت ارتباط به MCR522
#include <MFRC522.h>   //فراخوانی کتابخانه MCR522
 
#define SS_PIN 10    //انتخاب پایه ۱۰ به عنوان چیپ سلکت ارتباط SPI
#define RST_PIN 9    //
MFRC522 mfrc522(SS_PIN, RST_PIN);   //ایجاد یک شی از کلاس کتابخانه RC522
 
void setup() 
{
  Serial.begin(9600);   
  SPI.begin();      // راه اندازی ارتباط SPI
  mfrc522.PCD_Init();   // راه اندازی ارتباط با ماژول RFID

}
void loop() 
{
 
  if ( ! mfrc522.PICC_IsNewCardPresent())    //بررسی وجود کارت در نزدیکی  ماژول چنانچه کارتی وجود نداشته باشد برنامه متوقف می شود
  {
    return;
  }
 
  if ( ! mfrc522.PICC_ReadCardSerial())      //خواندن اطلاعات کارت چنانچه خواندن موفقیت آمیز نباشد برنامه متوقف می شود.       
  {
    return;
  }
 //نمایش UID در سریال مانیتور
  Serial.print("UID tag :");
  String content= "";
  byte letter;
  for (byte i = 0; i < mfrc522.uid.size; i++) 
  {                   //توجه مقادیر کمتر از ۰x10 به عنوان خطا شناسایی شده و به جای آن صفر قرار می دهیم.
     Serial.print(mfrc522.uid.uidByte[i] < 0x10 ? " 0" : " ");   //خواندن اطلاعات کارت از آرایه uidByte که در کلاس پیشتر تعریف شده در صورتیکه مقدار با خطا همراه باشد صفر قرار می  دهیم
     Serial.print(mfrc522.uid.uidByte[i], HEX);
     content.concat(String(mfrc522.uid.uidByte[i] < 0x10 ? " 0" : " "));
     content.concat(String(mfrc522.uid.uidByte[i], HEX));
  }
}

در ادامه، به کمک برنامه زیر، مقدار UID کارت و یا تگ را تغییر می دهیم. از آنجاییکه با تغییر UID دیگر نمی توانید از کارت در دستگاه ها دیگر استفاده کنید، لذا از این رو دقت نظر لازم را در نظر داشته باشید.

#include <SPI.h>  //فراخوانی کتابخانه SPI
#include <MFRC522.h>  //فراخوانی کتابخانه MCR522
#define RST_PIN   9     // انتخاب پایه ریست جهت ریست ماژول در مواقع لزوم
#define SS_PIN    10    //انتخاب پایه چیپ سلکت ارتباط SPI
MFRC522 mfrc522(SS_PIN, RST_PIN);   // ساختن یک نمونه از کلاس کتابخانه و تعیین مقادیر
#define NEW_UID {0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF}   //تعیین مقدار جدید UID جهت نوشتن بر روی کارت   
void setup() {
  Serial.begin(9600);  
  delay(1000);
  SPI.begin();         // راه اندازی باس spi
  mfrc522.PCD_Init();  //راه اندازی اولیه ماژول RFID
  Serial.println(F("change RFID UID "));
  Serial.flush();
}

void loop() {
 byte newUid[] = NEW_UID;
  if ( mfrc522.MIFARE_SetUid(newUid, (byte)4, true) ) {   //نوشتن ID جدید در کارت
  Serial.println("Wrote new UID to card.");
  Serial.flush();
  }
 delay(1000);
}

لوازم متناسب با کتابخانه

• برد آردوینو UNO
• برد آردوینو مگا
• برد آردوینو میکرو
• برد آردوینو نانو
• برد آردوینو لئوناردو
• برد ESP8266
• برد ESP32
• ماژول RFID از نوع RC522

جمع بندی

در این آموزش به تحلیل و بررسی کتابخانه RFID ماژول MFRC522 پرداختیم. ماژولMCRF522 یک ماژول فوق العاده کاربردی در پروژه های مبتنی بر فناوری RFID است. به کمک این ماژول می توانید کارت های RFID مطابق با فرکانس کاری ماژول را بخوانید. در کنار این می توانید بر روی کارت، UID جدید و دلخواه بنویسید. در این آموزش به تحلیل و بررسی توابع کلیدی این کتابخانه کاربردی پرداختیم. در ابتدا نحوه نصب آن را مورد بررسی قرار دادیم. سپس در ادامه بردهای مورد پشتیبانی و نحوه اتصالات را از نظر گذراندیم. پس از این مرحله، ضمن معرفی توابع کلیدی و کاربردی، به تشریح و نحوه استفاده از توابع پرداختیم. در نهایت با ارائه دو مثال از نحوه خواندن اطلاعات کارت و نوشتن UID بر روی آن، به بحث حاتمه می دهیم.

چنانچه در مراحل راه اندازی و انجام این پروژه با مشکل مواجه شدید، بدون هیچ نگرانی در انتهای همین پست، به صورت ثبت نظر سوالتان را مطرح کنید. من در سریع‌ترین زمان ممکن پاسخ رفع مشکل شما را خواهم داد. همچنین اگر ایرادی در کدها و یا مراحل اجرایی وجود دارند می‌توانید از همین طریق اطلاع رسانی کنید.