Bemerkung

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6.5 Verwendung von RFID

In dieser Lektion erkunden wir die Radio Frequency Identification (RFID)-Technologie mit dem Raspberry Pi Pico 2. RFID ermöglicht die drahtlose Kommunikation zwischen einem Lesegerät und Tags, die für Identifikation, Authentifizierung und Datenspeicherung verwendet werden können.

Benötigte Komponenten

Für dieses Projekt werden folgende Komponenten benötigt.

Ein komplettes Kit ist besonders praktisch. Hier ist der Link:

Name

ENTHALTENE TEILE

LINK

Newton Lab Kit

450+

Newton Lab Kit

Alternativ können die Komponenten auch einzeln über die folgenden Links erworben werden.

SN

KOMPONENTE

MENGE

LINK

1

Raspberry Pi Pico 2

1

KAUFEN

2

Micro-USB-Kabel

1

3

Steckbrett

1

KAUFEN

4

Jumperkabel

Mehrere

KAUFEN

5

MFRC522 Modul

1

KAUFEN

Grundlagen von RFID

RFID-Technologie nutzt elektromagnetische Felder, um Tags zu identifizieren und zu verfolgen, die an Objekten befestigt sind. Diese Tags enthalten elektronisch gespeicherte Informationen, die ohne direkte Sichtverbindung ausgelesen werden können.

  • RFID-Lesegerät (MFRC522): Sendet Radiowellen aus, um mit RFID-Tags zu kommunizieren.

  • RFID-Tag: Ein kleiner Chip (z. B. in Karten oder Schlüsselanhängern), der eine Antenne enthält. Es gibt passive (ohne Batterie) und aktive (batteriebetriebene) Tags.

Schaltplan

sch_rfid

Verdrahtungsdiagramm

wiring_rfid

Code schreiben

Wir werden zwei separate Skripte schreiben:

Bemerkung

Die Bibliotheken im mfrc522-Ordner müssen auf den Pico hochgeladen sein. Eine detaillierte Anleitung findest du unter Bibliotheken auf den Pico hochladen.

  1. Daten auf einen RFID-Tag schreiben:

    • Die Klasse SimpleMFRC522 aus der mfrc522-Bibliothek vereinfacht die Interaktion mit dem RFID-Lesegerät.

    • Der Leser wird mit den angegebenen SPI-Pins initialisiert.

    • Der Benutzer wird aufgefordert, die zu speichernden Daten einzugeben.

    • Der Benutzer wird angewiesen, den Tag in die Nähe des Lesegeräts zu halten.

    • Die Daten werden mit reader.write(data) auf den Tag geschrieben.

    Bemerkung

    Öffne die Datei 6.5_rfid_write.py aus newton-lab-kit/micropython oder kopiere diesen Code in Thonny, dann klicke auf „Run“ oder drücke F5.

    from mfrc522 import SimpleMFRC522
from machine import Pin, SPI

# Initialisierung des RFID-Lesers
reader = SimpleMFRC522(spi_id=0, sck=18, mosi=19, miso=16, cs=17, rst=9)

def write_to_tag():
    try:
        data = input("Enter data to write to the tag: ")
        print("Place your tag near the reader...")
        reader.write(data)
        print("Data written successfully!")
    finally:
        pass  # Falls nötig, Cleanup-Aktionen

write_to_tag()

    Ablauf des Programms:

    • Das Programm gibt die folgende Aufforderung aus:

      Enter data to write to the tag:"

    • Du gibst den Text ein, den du auf den RFID-Tag schreiben möchtest, und drückst die Eingabetaste.

    • Das Programm zeigt dann:

      Halte den Tag an das Lesegerät...

    • Du hältst den RFID-Tag in die Nähe des Lesegeräts.

    • Nach erfolgreichem Schreiben der Daten wird folgende Meldung angezeigt:

      Data written successfully!

  2. Daten von einem RFID-Tag lesen:

    • Der Benutzer hält einen Tag an das Lesegerät.

    • Das Programm liest die ID und die gespeicherten Daten mit reader.read().

    • Die Informationen werden in der Konsole ausgegeben.

    Bemerkung

    Öffne die Datei 6.5_rfid_read.py aus newton-lab-kit/micropython oder kopiere diesen Code in Thonny, dann klicke auf „Run“ oder drücke F5.

    from mfrc522 import SimpleMFRC522
from machine import Pin, SPI

# Initialisierung des RFID-Lesers
reader = SimpleMFRC522(spi_id=0, sck=18, mosi=19, miso=16, cs=17, rst=9)

def read_from_tag():
    try:
        print("Place your tag near the reader...")
        id, text = reader.read()
        print("Tag ID: {}".format(id))
        print("Data: {}".format(text.strip()))
    finally:
        pass  # Falls nötig, Cleanup-Aktionen

read_from_tag()

Nachdem das Programm gestartet wurde, erscheint die Meldung „Halte den Tag an das Lesegerät…“. Nun muss ein RFID-Tag in die Nähe des MFRC522-Lesemoduls gehalten werden. Das Programm liest dann die gespeicherten Informationen aus und gibt sie in der Konsole aus. Die Ausgabe könnte wie folgt aussehen:

Tag ID: 1234567890
Data: Your stored message

Den Code verstehen

  • RFID Communication: Das MFRC522-Modul kommuniziert über Funkwellen mit dem RFID-Tag. Befindet sich der Tag in Reichweite, kann das Lesegerät Daten auslesen oder auf den Speicher des Tags schreiben.

  • SPI Interface: Das Modul kommuniziert mit dem Pico über das SPI-Protokoll, was eine schnelle Datenübertragung ermöglicht.

  • Data Storage: RFID-Tags verfügen über eine begrenzte Speicherkapazität, die für kleine Datenmengen wie IDs oder kurze Texte geeignet ist.

Anwendungen

  • Access Control Systems: RFID-Tags können als Schlüssel zum Entsperren von Türen oder Geräten verwendet werden.

  • Inventory Management: Artikel in einem Lager oder Geschäft können mit RFID-Tags versehen und nachverfolgt werden.

  • Attendance Systems: Die Anwesenheit kann durch das Scannen von RFID-Tags erfasst werden, die einzelnen Personen zugewiesen sind.

Erweiterungen und Experimente

  • Multiple Tags: Speichere unterschiedliche Daten auf mehreren Tags und lese sie aus.

  • Security Measures: Füge eine grundlegende Authentifizierung hinzu, um unbefugten Zugriff zu verhindern.

  • Data Formatting: Speichere strukturierte Daten, z. B. im JSON- oder CSV-Format, für komplexere Anwendungen.

Fazit

In dieser Lektion hast du gelernt, wie du ein RFID-Lesegerät mit dem Raspberry Pi Pico 2 verbindest, um RFID-Tags auszulesen und zu beschreiben. Diese Technologie eröffnet viele Möglichkeiten für Anwendungen in den Bereichen Identifikation, Nachverfolgung und Automatisierung.