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Kit de desarrollo RFID ISO-14443A 13.56 Mhz, con módulo RC522, interfaz SPI y sistema Bolt 18F2550.

Autor: Moisés Meléndez Reyes

 

Click aquí para ver el contenido del kit

 

DIAGRAMA DE BLOQUES SISTEMA RFID MF522 13.56 MHZ

 

DISPOSITIVOS DE PRUEBA ENSAMBLADOS PARA EL KIT RFID-SPI

 

DISPOSITIVOS DE PRUEBA SISTEMA RFID-SPI

 

LEYENDO LA INFORMACIÓN DEL TAG ISO-14443A, CON EL KIT RFID, CON TELÉFONO MÓVIL

 

GRABANDO NUEVA INFORMACIÓN EN EL TAG ISO-14443A S50, CON LAPTOP Y CABLE USB

 

DESCRIPCION GENERAL:

Con la aparición de los teléfonos móviles inteligentes, smartphones, los cuales ya cuentan con su propio sistema operativo, es ya posible implementar aplicaciones utilizando enlaces Bluetooth para la conexión inalámbrica entre los dispositivos móviles y los sistemas microcontroladores.

En este proyecto, utilizando un teléfono Samsung Galaxy Pocket como receptor y visualizador de los datos, se describe la forma de conectar un dispositivo RFID MF522 (ó su equivalente el RFID-RC522) de lectura-escritura, con frecuencia de operación de 13.56 Mhz e interfaz SPI, a un sistema Bolt 18F2550, con conectividad Bluetooth.

La empresa tiene a la venta los dispositivos que pueden utilizarse para la integración del kit completo RFID:

1. Tarjeta Bolt 18F2550

2. Módulo Bluetooth HC-06 con puerto serial

3. Módulos RFID-MF522 ó el equivalente RFID-RC522

4. Adaptador SPI con regulador de voltaje de 3.3 volts

Se proporcionan las herramientas para leer información previamente grabada en el tag ISO-14443A S50 y se explica la forma de grabar nueva información en los tags ISO-14443A S50, utilizando una PC y el software MPLAB-IDE, junto con el compilador C18.

Para tal fin, se desarrollaron distintos programas de firmware, para la lectura y escritura del tag.

El sistema puede emplearse en el desarrollo de las siguientes aplicaciones: control de acceso, control de asistencia, transporte público, estacionamientos de vehículos, sistemas de pago electrónico, control de inventarios, credenciales en escuelas y clubs deportivos, entre muchas otras.

 

LOS TAGS ISO-14443A S50:

El dispositivo RFID recibe información de tags del tipo ISO-14443A. Estos tags se venden en presentación de tarjeta ó bien de llavero y contienen una EEPROM con capacidad de 1 Kb de espacio para almacenamiento de datos. La documentación completa de los tags ISO-14443A puede consultarla aquí:

CARD-TAG-MF1S503.pdf

APPLICATION-NOTE-ISO-14443A-S50.pdf

 

 

EL ENLACE BLUETOOTH:

Para establecer la comunicación entre el sistema microcontrolador Bolt y el móvil, se emplea un módulo bluetooth HC-06 con puerto serial, el cual permite la trasmisión de los datos RFID recibidos por el Bolt hacia el teléfono móvil en forma inalámbrica. Este enlace, que es de Clase 2 en el estándar Bluetooth,  puede funcionar hasta una distancia de 10 metros.

Se desarrollaron funciones tanto para la lectura del tag como para la escritura de nuevos datos. En seguida se describen con detalle estas funciones.

 

FUNCIONAMIENTO:

Para realizar pruebas al sistema, debe ensamblarse el equipo de pruebas como se muestra en las fotos arriba. Su funcionamiento en cualquiera de las modalidades mencionadas en los párrafos siguientes, requiere que el firmware adecuado haya sido previamente cargado al sistema Bolt.

En todos los casos, debe acercarse el tag a una distancia aproximada de 4 cms. del dispositivo MF522 ó RC522 y permanecer en esa posición hasta recibir una confirmación en el teléfono móvil. El resumen de funcionamiento del sistema en cada modalidad es el siguiente:

Lectura del tag: el usuario acerca el tag (llavero de color azul) al dispositivo MF522 ó RC522. En ese momento, en forma automática y a través de comunicación SPI, el sistema Bolt lee una parte ó la totalidad de la memoria EEPROM del tag. Esta información es ordenada, tabulada y trasmitida al puerto serial del sistema Bolt, el cual tiene ya insertado un módulo Bluetooth HC-06. La información es trasmitida en forma inalámbrica desde el sistema Bolt hacia el teléfono móvil, en donde el usuario la puede observar.

Borrado de los datos del tag: el usuario acerca el tag al dispositivo MF522 a una distancia de 5 cms. En el teléfono móvil podrá observar la confirmación del borrado de la totalidad de la EEPROM.

Escritura de datos en el tag: el usuario acerca el tag al dispositivo MF522 a una distancia de 5 cms. En forma automática, el sistema escribirá los nuevos datos en la EEPROM del tag, enviando la confirmación al teléfono móvil.

 

EL PROGRAMA BLUETERM PARA EL TELEFONO MOVIL:

Para visualizar los datos leídos del tag RFID, el teléfono móvil debe ejecutar la aplicación denominada 'Blueterm', compatible con el sistema operativo Android (equivalente al software 'Hyperterminal' para Windows), y la cual es una aplicación de emulador de terminal, que permite enviar ó recibir cadenas de caracteres en código ASCII, a través del enlace Bluetooth ya incorporado en el móvil. Este programa es gratuito y puede realizarse directamente su download directamente al teléfono móvil desde el sitio de internet Google Play.

Para configurar correctamente la funcionalidad Bluetooth en su móvil, así como el programa BlueTerm, por favor vaya a este link

 

CONEXION ENTRE EL SISTEMA BOLT Y EL RFID MF522:

La transferencia de datos entre la tarjeta Bolt y la MF522 ó RC522, se realiza utilizando una interfaz con el estándar SPI y un adaptador con regulador de 3.3 volts. La conexión entre ambas tarjetas se muestra en la foto mostrada enseguida:

 

 

 

FUNCIONES DISPONIBLES EN EL FIRMWARE:

Las funciones desarrolladas para el firmware del sistema Bolt 18F2550 incluyen: la lectura del número de serie de la tarjeta ó tag, la lectura de la totalidad  de la memoria EEPROM del tag ya sea en formato hexadecimal ó ASCII (64 sectores, 4 bloques por sector y 768 localidades de lectura/escritura), el borrado de la memoria, y la escritura de nuevos datos del tipo texto-ASCII en el tag.

Estas funciones forman una base general mediante la cual los programadores especializados podrán desarrollar aplicaciones RFID orientadas a la solución de problemas específicos. Los programas fueron desarrollados utilizando el compilador C18 y la herramienta MPLAB IDE:

 

1. LECTURA DE LOS DATOS DEL NUMERO DE SERIE Y DEL CONTENIDO DE LA EEPROM DEL TAG:

Para realizar las pruebas completas para la lectura de la EEPROM, se desarrolló el siguiente programa para el sistema Bolt 18F2550. El programa permite la utilización de tres funciones, seleccionadas por medio de los dip switches en la tarjeta Bolt.  Cada vez que cambie la posición de los switches debe oprimir el botón de reset del micro. Cargue el archivo .hex, proporcionado en la siguiente carpeta, al sistema Bolt:

MFRC522-C18-5.zip

***IMPORTANTE*** Para que los datos aparezcan en forma ordenada en la pantalla de su móvil, es necesario que configure el programa BlueTerm como se muestra en las fotos anexas, de tal manera de reemplazar todos los caracteres CR recibidos con CRLF. Si omite este paso, los caracteres aparecerán sobrepuestos e imposibles de leer:

En el menú 'Preferencias' elija la opción 'Caracter CR entrante'

 

Y ahora elija la opción 'Reemplazar por CRLF'

 

Posición de los dip switches SW1..SW4

Función ejecutada

Comentarios

SW1=ON, los demás OFF showSerialNumber( ) Al aproximar el tag al RFID, envía al móvil el número de serie (8 dígitos hexadecimales)
SW2=ON, los demás OFF readDataHEX( ) Al aproximar el tag al RFID, envía al móvil el contenido completo de su memoria (768 bytes), en formato hexadecimal.
SW3=ON, los demás OFF readDataASCII( ) Al aproximar el tag al RFID, envía al móvil el contenido completo de su memoria en formato de texto ASCII

 

Ejemplo de la visualización del número de serie del tag en el teléfono móvil:

 

Ejemplo de la visualización de los datos en formato hexadecimal leídos desde el tag RFID y trasmitidos al usuario en su teléfono móvil, ejecutando la aplicación BlueTerm. Los datos de la EEPROM del tag pueden modificarse cargando en el sistema Bolt el firmware descrito en el punto 3.

 

Ejemplo de la visualización de los datos en formato ASCII leídos desde el tag RFID y trasmitidos al usuario en su teléfono móvil, ejecutando la aplicación BlueTerm. Los datos de la EEPROM del tag pueden modificarse cargando en el sistema Bolt el firmware descrito en el punto 3.

 

2. PARA BORRAR LA EEPROM DEL TAG:

Borrado de la memoria EEPROM del tag: Adicionalmente, para el borrado de la memoria del TAG, se utiliza el siguiente firmware. Si desea borrar el tag, cargue el archivo.hex de la siguiente carpeta al sistema Bolt.

 Para borrar la memoria EEPROM del tag: PROJECT-C18-MPLAB-RFID-CLEAR-TAG.zip

 

3. PARA ESCRIBIR NUEVOS DATOS EN LA EEPROM DEL TAG:

Escritura de datos en la EEPROM del tag: la función de escritura de nuevos datos en el tag, requiere de la interacción del usuario con la herramienta MPLAB IDE y el compilador C18. Es necesario incluir el texto a escribir para luego compilar el programa y cargarlo en el sistema Bolt, el cual se encargará de enviar los nuevos datos al dispositivo MF522 y finalmente al tag.

Por favor siga el instructivo descrito en el programa fuente .c incluído en la siguiente carpeta para modificar los nuevos datos que usted desea escribir en el tag.

PROJECT-C18-MPLAB-RFID-WRITE-EEPROM-TAG.zip

Resumen de las funciones descritas en los puntos 2 y 3, disponibles en el firmware:

Función:

Comentarios:

clearTagsMemory( ) Al aproximar el tag al dispositivo MF522, borra toda su memoria (768 bytes)
writeTagBlockMemory( ) Al aproximar el tag, escribe en un sector de la memoria EEPROM el texto indicado por el usuario. Para el uso de este firmware, debe leerse el instructivo que acompaña al archivo fuente.

 

INFORMACION COMPLEMENTARIA:

En el siguiente link, se proporcionan los reportes preliminares del proyecto, tal y como fueron proporcionados por el autor durante el desarrollo del mismo, y los cuales incluyen información del mismo proyecto adaptado a una plataforma Arduino. Por favor considere que esta información es preliminar y con fines de complementar la descripción.

Reportes-Moisés-Meléndez-Reyes-RFID.zip

 

OTROS LINKS RECOMENDADOS:

Consulte aquí un tutorial de los principios de funcionamiento de los sistemas RFID.

Consulte aquí un tutorial sobre la interfaz SPI de Microchip

Tutorial del estándar de comunicaciones SPI

Consulte aquí un tutorial sobre el funcionamiento de los dispositivos Bluetooth.

Consulte aquí un tutorial del funcionamiento de los tags ISO-14443A RFID

Módulo RFID con interfaz serial UART, la manera más simple de manejo del RFID.

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