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6.5 RFID-Schnittstelle

In dieser Lektion werden wir die Nutzung von Radiofrequenz-Identifikation (RFID) Technologie mit dem Raspberry Pi Pico 2 W erforschen. RFID ermöglicht eine drahtlose Kommunikation zwischen einem Lesegerät und Tags, die für Identifikation, Authentifizierung und Datenspeicherung verwendet werden können.

Benötigte Komponenten

Für dieses Projekt benötigen wir die folgenden Komponenten.

Es ist definitiv praktisch, ein ganzes Kit zu kaufen, hier ist der Link:

Name

ARTIKEL IN DIESEM KIT

LINK

Pico 2 W Starter Kit

450+

Pico 2 W Kit

Du kannst sie auch einzeln über die untenstehenden Links kaufen.

SN

KOMPONENTE

MENGE

LINK

1

Einführung in den Pico 2 W

1

2

Micro-USB-Kabel

1

3

Breadboard

1

KAUFEN

4

Jumper-Kabel

Mehrere

KAUFEN

5

MFRC522-Modul

1

KAUFEN

Verständnis von RFID

Die RFID-Technologie nutzt elektromagnetische Felder, um automatisch Tags zu identifizieren und zu verfolgen, die an Objekten angebracht sind. Die Tags enthalten elektronisch gespeicherte Informationen, die aus der Ferne ohne direkte Sichtlinie gelesen werden können.

  • RFID-Lesegerät (MFRC522): Ein Gerät, das Radiowellen aussendet, um mit RFID-Tags zu kommunizieren.

  • RFID-Tag: Ein kleines Objekt, wie eine Karte oder ein Schlüsselanhänger, das einen Mikrochip und eine Antenne enthält. Es kann passiv (ohne Batterie) oder aktiv (mit Batterie) sein.

Schaltplan

sch_rfid

Verdrahtung

wiring_rfid

Programmierung

Wir werden zwei separate Skripte schreiben:

Bemerkung

Hier benötigst du die Bibliotheken im Ordner mfrc522, bitte überprüfe, ob sie auf den Pico hochgeladen wurden, für eine detaillierte Anleitung siehe 1.4 Bibliotheken auf den Pico hochladen.

  1. Daten auf ein RFID-Tag schreiben:

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

    • Das Lesegerät wird mit den angegebenen SPI-Pins initialisiert.

    • Fordert den Benutzer auf, Daten einzugeben, die geschrieben werden sollen.

    • Weist den Benutzer an, das Tag in die Nähe des Lesegeräts zu legen.

    • Schreibt die Daten auf das Tag mit reader.write(data).

    Bemerkung

    Öffne die Datei 6.5_rfid_write.py aus pico-2w-kit-main/micropython oder kopiere diesen Code in Thonny, dann klicke auf „Run Current Script“ oder drücke einfach F5, um es auszuführen.

    from mfrc522 import SimpleMFRC522
from machine import Pin, SPI

# Initialisiere das RFID-Lesegerät
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  # Bereinigungsaktionen, falls notwendig

write_to_tag()

    Nach dem Start erfolgt Folgendes:

    • Das Programm zeigt an:

      Enter data to write to the tag:"

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

    • Das Programm zeigt dann an:

      Place your tag near the reader...

    • Du legst das RFID-Tag in die Nähe des Lesemoduls.

    • Nach erfolgreichem Schreiben der Daten wird angezeigt:

      Data written successfully!

  2. Daten von einem RFID-Tag lesen:

    • Weist den Benutzer an, das Tag in die Nähe des Lesegeräts zu legen.

    • Liest die ID des Tags und den gespeicherten Text mit reader.read().

    • Gibt die ID des Tags und die gelesenen Daten aus.

    Bemerkung

    Öffne die Datei 6.5_rfid_read.py aus pico-2w-kit-main/micropython oder kopiere diesen Code in Thonny, dann klicke auf „Run Current Script“ oder drücke einfach F5, um es auszuführen.

from mfrc522 import SimpleMFRC522
from machine import Pin, SPI

# Initialisiere das RFID-Lesegerät
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  # Bereinigungsaktionen falls notwendig

read_from_tag()

Nach dem Start druckt das Programm die Nachricht "Place your tag near the reader..." .
Du musst ein RFID-Tag in die Nähe des MFRC522-Lesemoduls legen, dann druckt das Programm die abgerufenen Informationen auf die Konsole. Die Ausgabe sieht folgendermaßen aus:

.. code-block::

    Tag ID: 1234567890
    Data: Your stored message

Verständnis des Codes

  • RFID-Kommunikation: Das MFRC522-Modul kommuniziert mittels Radiowellen mit dem RFID-Tag. Wenn das Tag in Reichweite ist, kann der Leser Daten im Speicher des Tags lesen oder schreiben.

  • SPI-Schnittstelle: Das Modul kommuniziert über das SPI-Protokoll mit dem Pico, was einen schnellen Datentransfer ermöglicht.

  • Datenspeicherung: RFID-Tags haben eine begrenzte Speicherkapazität, geeignet für das Speichern von kleinen Datenmengen wie IDs oder kurzen Texten.

Anwendungen

  • Zugangskontrollsysteme: Verwende RFID-Tags als Schlüssel, um Türen oder Geräte zu entsperren.

  • Bestandsmanagement: Verfolge Artikel in einem Lager oder Geschäft, indem du sie mit RFID-Tags versiehst.

  • Anwesenheitssysteme: Erfasse die Anwesenheit, indem du RFID-Tags scanst, die Personen zugewiesen sind.

Weiteres Experimentieren

  • Mehrere Tags: Versuche, unterschiedliche Daten auf mehrere Tags zu schreiben und sie zurückzulesen.

  • Sicherheitsmaßnahmen: Implementiere eine grundlegende Authentifizierung, um unbefugten Zugriff zu verhindern.

  • Datenformatierung: Speichere strukturierte Daten, wie JSON oder CSV, für komplexere Anwendungen.

Fazit

In dieser Lektion hast du gelernt, wie man ein RFID-Lesegerät mit dem Raspberry Pi Pico 2 W verbindet, um Daten von und zu RFID-Tags zu lesen und zu schreiben. Diese Technologie eröffnet zahlreiche Möglichkeiten für Anwendungen in Identifikation, Verfolgung und Automatisierung.