Sự kết hợp của bộ đọc RFID và thẻ Mifare trong đề tài này có thể giúp hệ thống nâng cao tính bảo mật của hệ thống nhà thông minh trong quá trình vào/ra ngôi nhà.
3.6.1. Giới thiệu
RFID – viết tắt của Radio Frequency Identification Detection là công nghệ nhận dạng đối tượng bằng sóng vô tuyến. Công nghệ này cho phép nhận biết đối tượng thông qua hệ thống thu phát sóng radio, từ đó có thể giám sát, quản lý hoặc lưu viết từng đố tượng. Module RFID RC522 dùng để đọc và ghi dữ liệu cho thẻ Mifare. Với thiết kế nhỏ gọn và linh hoạt, module này là sự lựa chọn thích hợp cho
các ứng dụng đọc – ghi thẻ Mifare, đặc biệt khi sử dụng kết hợp với Arduino. Module RFID RC522 giao tiếp với Arduino thông qua chuẩn giao tiếp SPI. Hình 3-16 minh họa hai loại thẻ Mifare và một đầu đọc RFID.
Hình 3-20 Module đọc RFID và 2 loại thẻ Mifare
MIFARE là một thẻ từ cơ bản bao gồm một dãy các nam châm nhỏ. Các thẻ được mã hóa bằng cách thiết lập phân cực của nam châm. Một đầu đọc thẻ xác định cực của nam châm và đầu ra thông tin này như là một chuỗi nhị phân. Các dải kháng từ của thẻ phản ánh sức mạnh của từ trường được sử dụng để ghi dữ liệu vào thẻ. Thẻ từ có thể được sử dụng cho nhiều ứng dụng như lưu thông tin khách hàng, hàng hóa… Mỗi thẻ Mifare chứa số thẻ riêng biệt và mã hóa bảo mật ngăn chặn truy cập trái phép thông tin được lưu trữ trên thẻ. Điều này làm cho việc sao chép thẻ Mifare cực kỳ khó khăn. Cấu trúc của một thẻ Mifare được minh họa trên hình 3-17.
Hình 3-21 Cấu tạo thẻ Mifare
3.6.2. Nguyên lý hoạt của Module RFID RC522
Các thành phần của hệ thống RFID. Trong một hệ thống RFID, hai thành phần quan trọng nhất là: Tag (thẻ RFID) và Reader (đầu đọc RFID), trong đó Tag
và Reader giao tiếp với nhau ở cùng một tần số (trên thẻ RFID và đầu đọc RFID đều có Anten). Module RFID sử dụng sóng Radio nên tốc độ truyền dữ liệu và khoảng cách truyền giữa Tag và Reader phụ thuộc rất nhiều vào tần số. Do đó tùy thuộc vào ứng dụng trực tiếp mà các hệ thống RFID sử dụng rất nhiều dải tần số khác nhau, bao gồm:
Tần số thấp (LF) (khoảng 100 kHz – 150 kHz). Tần số cao (HF) (10 – 15 MHz).
Siêu cao tần (UHF) (850 – 950 MHz).
Hoạt động của Module RFID: Khi đưa thẻ RFID vào vùng hoạt động của đầu đọc RFID, sóng vô tuyến phát ra từ đầu đọc sẽ cung cấp cho thẻ RFID một dòng điện đủ nhỏ để kích hoạt hệ thống mạch điện nằm trong thẻ giúp nó gửi lại tín hiệu hồi đáp và thực hiện trao đổi dữ liệu theo yêu cầu của bộ điều khiển kết nối với đầu đọc RFID. Sau khi nhận được dữ liệu từ thẻ RFID bộ điều khiển sẽ đưa ra các yêu cầu điều khiển tùy vào từng ứng dụng cụ thể.
3.6.3. Thông số kĩ thuật: Nguồn: 3.3VDC, 13– 26 mA. Nguồn: 3.3VDC, 13– 26 mA. Dòng ở chế độ chờ: 10-13 mA. Dòng ở chế độ nghỉ: <80 uA. Tần số sóng mang: 13.56 MHz. Khoảng cách hoạt động: 0～60 mm. Giao tiếp: SPI.
Nhiệt độ hoạt động: -20 đến 800C. Độ ẩm hoạt động: 5% - 95%. Tốc độ cao SPI: 10 Mbit/s.
Hỗ trợ: ISO/IEC 14443 A/MIFARE. Kích thước: 60 mm × 40 mm.
3.6.4. Sơ đồ chân và chức năng các chân:
Hình 3-21 là chi tiết về chức năng các chân của đầu đọc RFID như sau: SDA(SS): chân lựa chọn chip khi giao tiếp SPI.
SCK: chân xung trong chế độ SPI.
MOSI(SDI): Master Data Out- Slave In trong chế độ giao tiếp SPI. MISO(SDO): Master Data In- Slave Out trong chế độ giao tiếp SPI. IRQ: chân ngắt.
GND: chân mass.
RST: chân reset module. Nguồn 3,3V.
Hình 3-22 Module RFID