Rfid reader как пользоваться

Tехнология RFID, метки, ридеры и ее применение

16.01.2014 Аббревиатура RFID расшифровывается как Radio Frequency Identification (в переводе с английского: радиочастотная идентификация). RFID (метод радиочастотной идентификации) – технология, которая для автоматической идентификации объектов использует радиоволны. Она может распознавать не только живые существа, но и неодушевленные предметы, к примеру, транспортные средства, контейнеры, одежду и многое другое. Другим примером Auto-ID являются штрих коды или биометрические методы (сканирование сетчатки глаза, использование отпечатков пальцев), а также система оптического распознавания символов и идентификация голоса. Технология RFID широко применялась еще во времена Великой Отечественной войны. Тогда на самолетах только появились первые системы опознавания, которые позволяли распознавать и отличать свои воздушные войска от войск противника. После окончания войны технология больше не имела коммерческого успеха, но за последние годы все круто изменилось. Ею заинтересовались транспортные и логистические компании, что вывело стандарт на новый уровень.

Где используется технология RFID?

Решения на основе RFID можно использовать:

• В сфере розничной торговли: для контроля за перемещением товара между складом и магазином, предотвращения краж, удобства проведения инвентаризации.
• В отрасли производства и продажи меховых изделий: для обязательной маркировки шуб и меховых изделий контрольным идентификационным знаком.
• В складских и логистических комплексах: для отслеживания перемещения товаров, увеличения скорости приемки и отгрузки, снижения влияния человеческого фактора.
• На производствах: для контроля за персоналом и транспортом, обеспечения безопасности и предотвращения нештатных ситуаций, учета сырья.
• В системах контроля доступа и платежных системах: для реализации бесконтактного автоматического доступа, оплаты услуг с помощью терминалов.

Применение технологии RFID:

• приложения контроля доступа;
• приложения контроля и учета рабочего времени;
• идентификация транспортных средств;
• автоматизация производства;
• автоматизация складской обработки.

Принцип работы RFID

Основа работы технологии: взаимодействие RFID-метки (RFID-тега) и RFID-считывателя (RFID-ридера). RFID-метка – миниатюрный чип, который хранит уникальный номер тега и информацию и обладает возможностью для передачи данных RFID-ридеру. Как только RFID-метка попадает в зону действия RFID-ридера, ридер фиксирует факт передачи данных, считывает информацию с метки и передает ее в учетную систему, которая анализирует данные по заранее заданным алгоритмам.

При этом между RFID-меткой и RFID-ридером может быть расстояние до 300 метров (системы, работающие на расстоянии от 5 до 300 метров относят к системам дальней идентификации, от 20 см до 5 м – идентификации средней дальности, до 20 см – системы ближней идентификации).

Преимущества технологии RFID

• Большое расстояние считывания
• Независимость от ориентации метки и ридера
• Скорость и точность идентификации
• Возможность работы через материалы, пропускающие радиоволны, нет необходимости в прямой видимости
• Возможность считывания метки с двигающегося объекта
• Возможность хранения дополнительной информации на метке и ее перезаписи
• Сложность подделки RFID-меток
• Одновременное чтение нескольких меток (при наличии антиколлизионной фунции)
• Устойчивость к воздействиям окружающей среды, длительный срок эксплуатации

Система RFID состоит из:

• RFID-Считыватель;
• RFID-Метка;
• Программное обеспечение.

Считыватель занимается генерированием и распространением электромагнитных волн в окружающее пространство. Данный сигнал принимается RFID-меткой, которая создает обратный сигнал, улавливающийся антенной считывающего устройства, затем полученная информация расшифровывается и обрабатывается электронным блоком. Объект, оснащенный RFID-меткой, идентифицируется с помощью уникального цифрового кода, который хранится в памяти электронной метки. К примеру, можно в считанные секунды получить индивидуальные данные пользователя или идентификационный номер того или иного товара.

RFID-метки: классификация

Источник питания

Основная используемая классификация RFID-меток основана на источнике питания – согласно ей, теги делятся на пассивные, активные и полупассивные.

Пассивные RFID-метки не имеют собственного источника питания и используют для работы энергию поля считывателя. В зависимости от архитектуры RFID-метки и типа ридера, пассивные теги работают только на небольшом расстоянии — до 8 метров, но при этом отличаются компактностью и доступной ценой.

Именно пассивные низкочастотные RFID-метки наиболее часто встречаются нам на товарах в магазинах – над повышением компактности тегов и снижением их стоимости работают представители ведущих мировых торговых сетей.

Активные RFID-метки оснащены собственным источником питания, поэтому могут получить дополнительные функции, работают на большем расстоянии и менее требовательны к считывателю. К их недостаткам, по сравнению с пассивными метками, можно отнести большой размер и ограниченное время работы источника питания (правда, на сегодняшний день речь идет о сроке жизни батареи до 10 лет), однако они незаменимы там, где необходим большой радиус работы (до 300 метров).

Активные RFID-метки по праву считаются более надежными, они могут передавать сигнал даже через воду или металл, а также их можно оснастить встроенными сенсорами для оценки температуры, влажности, уровня освещенности и других параметров окружающей среды. Таким образом, RFID-метки могут помочь отслеживать, к примеру, соблюдение условий хранения определенных категорий товаров.

Полупассивные RFID-метки работают по тому же принципу, что и пассивные, но оснащены батареей для питания чипа. Можно сказать, что такое решение является компромиссным в плане стоимости, размера и характеристик RFID-меток.

Исполнение

По исполнению RFID-метки могут представлять собой пластиковые карты, брелоки, корпусные метки, а также самоклеящиеся этикетки из бумаги или термопластика. Существует также формат «невидимой» этикетки, которая фактически вшивается в упаковку товара непосредственно на этапе производства.

Тип памяти

По типу памяти RFID-метки делятся на предназначенные только для идентификации (RO, Read Only), разработанные для считывания блока информации (WORM, Write Once Read Many) и перезаписываемые (RW, Read and Write).

RO RFID-метки используются исключительно для идентификации – данные уникального идентификатора записываются при изготовлении тега, поэтому скопировать их и подделать метку практически невозможно.

WORM RFID-метки позволяют однократно записать какие-либо данные, которые впоследствии можно будет многократно считывать и использовать. Это позволяет пользователю при получении дополнить метку своей информацией, которая затем будет использоваться при считывании.

RW RFID-метки содержат блок памяти, который позволяет многократно записывать и считывать информацию. Идентификатор RFID-метки при этом остается неизменным.

Рабочая частота

Классификация RFID-меток по рабочей частоте выглядит следующим образом:

• Метки диапазона LF (125—134 кГц)

Характеризуются доступными ценами и определенными физическими характеристиками, которые позволяют использовать такие RFID-метки для чипирования животных. Обычно это – пассивные системы, которые работают только на маленьких расстояниях.

• Метки диапазона HF (13,56 МГц)

RFID-метки такой частоты используются в основном для идентификации личности, в платежных системах, для решения простых бизнес-задач (например, для идентификации продукции на складе). Большинство RFID-систем, работающих на частоте 13,56 МГц, работает в соответствии со стандартом ISO 14443 (A/B) – именно на этом стандарте работает, к примеру, система оплаты проезда в общественном транспорте Парижа.

К недостаткам RFID-систем описанного диапазона можно отнести отсутствие достойного уровня безопасности, а также возможные проблемы со считыванием на большом расстоянии, в условиях высокой влажности, через металлические проводники.

• Метки диапазона UHF (860—960 МГц)

Разработанные специально для работы с товарами на складах и в логистических системах, RFID-метки этого диапазона изначально не имели собственного уникального идентификатора. Предполагалось, что в качестве него будет использоваться EPC-номер товара, однако это не позволило бы контролировать подлинность метки, поэтому развитие систем на базе UHF-диапазона позволило усовершенствовать систему.

При этом к особенностям RFID-меток указанного диапазона относится высокая дальность и скорость работы и наличие антиколлизионных механизмов. Сегодня стоимость RFID-меток диапазона UHF является минимальной, однако цена прочего оборудования для работки в обозначенном диапазоне достаточно велика.

К отдельной категории UHF RFID-меток можно отнести теги ближнего поля. Используя магнитное поле антенны, технически они не относятся к радиометкам и могут считываться при высокой влажности и в присутствии металла. Массовое применение меток ближнего поля ожидается, например, в работе с фармацевтическими товарами, нуждающимися в контроле подлинности и строгом учете.

Разновидности RFID меток

Электронные метки бывают активными и пассивными. Активные идентификаторы снабжены собственным источником питания, дальность считывания таких устройств не зависит от энергии ридера. Пассивные метки не имеют своего источника питания, потому питаются от энергии электромагнитного сигнала, который распространяет считыватель. Дальность идентификации данных меток напрямую зависит от энергии, которую излучает ридер.

Каждый из этих видов устройств характеризуется своими преимуществами и недостатками. Пассивные метки хороши своим большим сроком эксплуатации, а также дешевизной в сравнении со своим активным аналогом. К тому же, пассивные идентифицирующие устройства не нуждаются в замене элементов питания. Недостатком устройства является необходимость в использовании более мощных считывателей.

Активные идентифицирующие устройства характеризуются высокой дальностью считывания информации в отличие от пассивных меток, а также возможностью распознавать и считывать данные при движении электронной метки на высокой скорости относительно считывающего устройства. Недостатком активных меток является высокая цена и громоздкость.

Типы RFID-идентификаторов в зависимости от рабочей частоты:

• (ВЧ) Высокочастотные RFID-метки, работающие на частоте 13,56 МГц;
• (УВЧ) Ультравысокочастотные RFID-метки, работающие в диапазоне частот 860-960 МГц. Данный диапазон используется в России, в Европе RFID-метки работают в диапазоне 863-868 МГц.

Способы записи информации на идентификатор (метку):

• ReadOnly-устройства — идентификаторы, на которые можно записать информацию лишь единожды, дальнейшее изменение или удаление информации невозможно;
• WORM-устройства — RFID-метки, которые позволяют однократно записывать и многократно считывать данные. Изначально в памяти устройства не хранится никакой информации, все необходимые данные вносит пользователь, но после записи перезаписать или удалить информацию невозможно;
• R/W-устройства – идентификаторы, которые позволяют многократно считывать и записывать информацию. Это наиболее прогрессивная группа устройств, так как подобные метки позволяют перезаписывать и удалять ненужную информацию.

Технология RFID широко используется в производстве, розничной торговле, системах управления и контроля доступом, системах защиты от подделки документов и других областях. Она позволяет экономить время и сводит к минимуму использование ручного труда.

Особенности

Несмотря на достаточно высокую стоимость использования RFID-систем, их внедрение целесообразно везде, где важен высокий уровень безопасности и быстрая идентификация объектов. При этом особое внимание следует уделить выбору конкретного решения, который будет зависеть от множества факторов:

• Расстояние между RFID-метками и ридерами
• Наличие экранирующих поверхностей (например, металлических)
• Необходимость одновременного считывания данных с нескольких меток (защиты от коллизий)
• Необходимость защищенного исполнения меток, скрытого размещения меток
• Высокие требования к безопасности меток
• Хранение и перезапись данных
• Простота интеграции с используемой инфраструктурой

● Проект 28: Считыватель RFID на примере RC522. Принцип работы, подключение

В этом эксперименте мы покажем, как плата Arduino получает доступ к данным RFID-карт и брелоков Mifare с помощью RFID-считывателя RC522C.

Необходимые компоненты:

Радиочастотная идентификация (RFID) – это технология автоматической бесконтактной идентификации объектов при помощи радиочастотного канала связи. Базовая система RFID состоит из:

• радиочастотной метки;
• считывателя информации (ридера);
• компьютера для обработки информации.

Идентификация объектов производится по уникальному цифровому коду, который считывается из памяти электронной метки, прикрепляемой к объекту идентификации. Считыватель содержит в своем составе передатчик и антенну, посредством которых излучается электромагнитное поле определенной частоты. Попавшие в зону действия считывающего поля радиочастотные метки «отвечают» собственным сигналом, содержащим информацию (идентификационный номер товара, пользовательские данные и т. д.). Сигнал улавливается антенной считывателя, информация расшифровывается и передается в компьютер для обработки. Подавляющее большинство современных систем контроля доступа (СКД) использует в качестве средств доступа идентификаторы, работающие на частоте 125 кГц. Это проксимити-карты доступа (только чтение), самыми распространенными являются карты EM-Marin, а также HID, Indala. Карты этого стандарта являются удобным средством открывания дверей и турникетов. Но не более. Эти карты не обладают никакой защищенностью, легко копируются и подделываются и, соответственно, ничего не дают для защиты объекта от несанкционированного проникновения.

Настоящую защиту от копирования и подделки обеспечивают такие идентификаторы, в чипах которых реализована криптографическая защита. Это бесконтактные смарт-карты, работающие на частоте 13,56 МГц, наиболее распространенными из них являются карты Mifare®. В картах этих стандартов криптозащита организована на высоком уровне, и подделка таких карт практически невозможна.

Модуль RC522 – RFID-модуль 13,56 МГц с SPI-интерфейсом. В комплекте к модулю идут 2 RFID-метки – в виде карты и брелока.

Основные характеристики:

• основан на микросхеме MFRC522;
• напряжение питания: 3,3 В;
• потребляемый ток: 13–26 мА;
• рабочая частота: 13,56 MГц;
• дальность считывания: 0~60 мм;
• интерфейс: SPI, максимальная скорость передачи 10 МБит/с;
• размер: 40×60 мм;
• чтение и запись RFID-меток.

Схема подключения модуля к плате Arduino показана на рис. 28.1.

Рис. 28.1. Схема подключения модуля RFID-считывателя RC522C к Arduino

Напишем скетч считывания с карты и вывода в последовательный порт Arduino UID (уникальный идентификационный номер) RFID-метки (карты или брелока). При написании скетча будем использовать библиотеку MFRC522 (https://github.com/miguelbalboa/rfid). Содержимое скетча показано в листинге 28.1.

// Подключение библиотек #include #include // константы подключения контактов SS и RST #define RST_PIN 9 #define SS_PIN 10 // Инициализация MFRC522 MFRC522 mfrc522(SS_PIN, RST_PIN); // Create MFRC522 instance. void setup() < Serial.begin(9600); // инициализация последовательного порта SPI.begin(); // инициализация SPI mfrc522.PCD_Init(); // инициализация MFRC522 > void loop() < if ( ! mfrc522.PICC_IsNewCardPresent()) return; // чтение карты if ( ! mfrc522.PICC_ReadCardSerial()) return; // показать результат чтения UID и тип метки Serial.print(F("Card UID:")); dump_byte_array(mfrc522.uid.uidByte, mfrc522.uid.size); Serial.println(); Serial.print(F("PICC type: ")); byte piccType = mfrc522.PICC_GetType(mfrc522.uid.sak); Serial.println(mfrc522.PICC_GetTypeName(piccType)); delay(2000); > // Вывод результата чтения данных в HEX-виде void dump_byte_array(byte *buffer, byte bufferSize) < for (byte i = 0; i < bufferSize; i++) < Serial.print(buffer[i] < 0x10 ? " 0" : " "); Serial.print(buffer[i], HEX); > >

Порядок подключения:

1. Подключаем модули RFID-считывателя RC522 к плате Arduino по схеме на рис. 28.1.
2. Загружаем в плату Arduino скетч из листинга 28.1. Открываем монитор последовательного порта.
3. Подносим метку (карту или брелок) к считывателю и видим вывод в последовательный порт данных метки UID и тип (рис. 28.2).

Рис. 28.2. Вывод в последовательный порт информации о метках

Метки Mirafe позволяют записывать на них информацию. В следующем скетче мы организуем на карте счетчик, который будет инкрементироваться при поднесении карты к считывателю. В последовательный порт будем выводить показания счетчика. Содержимое скетча показано в листинге 28.2.

// Подключение библиотек #include #include // константы подключения контактов SS и RST #define RST_PIN 9 #define SS_PIN 10 // Инициализация MFRC522 MFRC522 mfrc522(SS_PIN, RST_PIN); // Create MFRC522 instance. MFRC522:MIFARE_Key key; byte sector = 1; byte blockAddr = 4; byte dataBlock[] = 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0>; byte trailerBlock = 7; byte status; byte buffer[18]; byte size = sizeof(buffer); void setup( ) < Serial.begin(9600); // инициализация последовательного порта SPI.begin(); // инициализация SPI mfrc522.PCD_Init(); // инициализация MFRC522 // Значение ключа (A или B) – FFFFFFFFFFFFh значение с завода for (byte i = 0; i < 6; i++) key.keyByte[i] = 0xFF; > void loop( ) < if ( ! mfrc522.PICC_IsNewCardPresent()) return; // чтение карты if ( ! mfrc522.PICC_ReadCardSerial()) return; // показать результат чтения UID и тип метки Serial.print(F("Card UID:")); dump_byte_array(mfrc522.uid.uidByte, mfrc522.uid.size); Serial.println(); Serial.print(F("PICC type: ")); byte piccType = mfrc522.PICC_GetType(mfrc522.uid.sak); Serial.println(mfrc522.PICC_GetTypeName(piccType)); // Чтение данных из блока 4 Serial.print(F("Reading data from block ")); Serial.print(blockAddr); Serial.println(F(" . ")); Serial.print(F("Data for count ")); Serial.print(blockAddr); Serial.println(F(":")); dump_byte_array(buffer, 2); Serial.println(); Serial.println(); for (byte i = 0; i < 16; i++) // запись в buffer[] dataBlock[i]=buffer[i]; // получение байт счетчика (0 и 1) int count1=(buffer[0]<8)+buffer[1]; Serial.print("count1 hljs-number">1; // инкремент счетчика dataBlock[0]=highByte(count1); dataBlock[1]=lowByte(count1); // Аутентификация key B Serial.println(F("Authenticating again using key B. ")); // Запись данных в блок Serial.print(F("Writing data into block ")); Serial.print(blockAddr); Serial.println(F(" . ")); dump_byte_array(dataBlock, 2); Serial.println(); > // Вывод результата чтения данных в HEX-виде void dump_byte_array(byte *buffer, byte bufferSize) < for (byte i = 0; i < bufferSize; i++) < Serial.print(buffer[i] < 0x10 ? " 0" : " "); Serial.print(buffer[i], HEX); > >

Порядок подключения:

Установка и настройка RFID считывателей

Если у вас нет под рукой RFID-считывателя — не беда. Компонента позволяет работать в «виртуальном режиме», имитируя считывания и записи несуществующих меток несуществующими считывателями. Пользуясь «виртуальным режимом» можно написать и отладить логику программы без необходимости иметь дело с реальным оборудованием.

Перед началом работы с RFID считывателем, необходимо произвести его предварительную настройку. В зависимости от модели настройки будут отличаться.

Установка и настройка Motorola FX7400

1. через разъем Ethernet (RJ45), путем подключения через роутер либо напрямую к другому ПК;
2. через разъем mini-USB типа А, путем подключения к ПК через драйвер виртуальной сети RNDIS.

Подключение Motorola FX7400 через витую пару (кабель Ethernet, разъем RJ45)

В этой конфигурации считыватель доступен по сети:

• по IP, который ему должен выдать сам роутер или DHCP сервер
• по сетевому имени с наклейки на крышке считывателя (для сетей с DHCP):

Не зная IP или сетевого имени невозможно будет подключиться к считывателю и настроить его!

Узнать IP считывателя можно путем поиска считывателей в обработке CleverenceRFID:

Подключение Motorola FX7400 через кабель USB

Для подключения потребуется кабель с разъемами USB-A («прямоугольник») на mini-USB-A («квадратик»).

Перед подключением кабеля USB следует скачать и установить драйвер виртуальной сети с сайта Моторола.

После установки драйвера виртуальной сети и подключения кабеля USB в системе должно появиться новое сетевое подключение с адаптером «Motorola USB RNDIS Network Device»:

При отключении кабеля USB соединение исчезает из списка. При подключении появляется снова (если не появилось — нажмите F5, чтобы обновить список).

В новой виртуальной сети IP считывателя всегда будет равен «169.254.10.1», его следует ввести в адресной строке вашего браузера:

Перед началом работы со считывателем следует залогиниться в административную панель считывателя, используя интернет-браузер, и произвести настройку региона и диапазона используемых частот (логин и пароль по умолчанию: «admin» и «change»):

Далее следует выставить регион «Russia» и соответствующие частоты:

Следует проверить, что LLRP включен (если не включен — включить «Enable LLRP»):

После всех шагов идем в «Commit/Discard» и нажимаем «Commit» (применить изменения):

Установка и настройка Motorola FX9500

Установка считывателя Motorola FX9500 заключается в подключении его к питанию и сети Ethernet. Motorola FX9500 не работает через PoE и требует розетки и отдельного блока питания.

Считыватель Motorola FX9500 настраивается через веб-консоль из обычного браузера. Чтобы открыть консоль настройки считывателя, нужно вбить в адресной строке браузера его IP. Узнать IP можно поиском считывателя при помощи демообработки, которая поставляется вместе с компонентой:

Предварительная настройка Motorola FX9500

Перед тем, как можно будет прочесть хотя бы одну метку, в новом считывателе следует установить регион использования:

Чтобы поля стали доступны для изменения, следует залогиниться как администратор (логин и пароль по умолчанию: «admin» и «change»):

Залогинившись как админ, можно войти в «Set Regulatory Mode (Region)» и указать страну:

Выбрать «russia», «russia_dense» и нажать «Submit»:

Результатом должно быть такое окно:

Только после данной настройки считыватель будет считывать метки. Если же этого не происходит, следует проверить кабель антенны. Для этого необходимо войти в меню «Advanced > Expert Configuration > Antennas»:

Далее нужно создать новый профиль настроек (например, «russia»), сохранить его и сделать профилем по умолчанию:

Только после этого настройку можно считать оконченной.

Если в считывателе Motorola FX9500 не сохранить выбранные настройки в профиль (кнопки «Save», «Activate»), то после выключения/включения питания все выполненные настройки сбросятся!

Установка и настройка RoyalRay RRU9809USBL

Установка считывателя RoyalRay RRU9809USBL заключается в подключении его к USB порту компьютера.

Далее следует загрузить и установить драйвер устройства в соответствии с разрядностью ОС.

В случае возникновения проблем при подключении к устройству, необходимо проверить номер COM-порта подключённого устройства.

Для этого в «Диспетчер устройств» в группе «Порты (COM и LPT)» найти устройство Silicon Labs CP210x USB to UART Bridge и проверить, что устройству назначен COM порт в диапазоне от COM1 до COM9.

Если назначен больший номер, необходимо войти в «Свойства»-> «Параметры порта» -> «Дополнительно» -> «Номер COM-порта» и выбрать свободный, в диапазоне от COM1 до COM9.

URL для подключения к ридеру:

В зависимости от заданного COM-порта: от RoyalRay:COM1 до RoyalRay:COM9

RFID-считыватель: что это, схемы, принцип работы, обзор видов и моделей

Автоматизация активно и прочно входит в жизнь предпринимателей. Надежным и эффективным инструментом, позволяющим улучшить работу, который можно установить своими руками, является RFID стационарный считыватель пассивных меток и карт на расстоянии. Его использование считается одним из самых надежных для идентификации объектов, и не только торговых. Широта применения технологии поражает. Ее с одинаковой продуктивностью можно внедрить на производстве, в торговом зале, в логистическом центре или медицинском учреждении. Рассмотрим терминологию и особенности методики, чтобы понять в чем заключается ее уникальность.

Определение понятий

Здесь важно обратить внимание не только на технические средства, которые обеспечивают автоматизацию, но и на систему, лежащую в основе их работы. РФИД считыватель — это сканирующее устройство, которое, используя радиочастотную идентификацию, может читать, записывать и передавать данные, записанные на чип. Его работа строится на Radio Frequency Identification — это тот самый прием, который посредством улавливания радиосигналов получает и передает информацию о распознавании объекта. Он не является новым, поскольку используется в той или иной областях на протяжении уже 40 лет, но в последнее время распространенность технологии постоянно растет.

Какие бывают системы доступа считывания RFID

1. Ближнего действия (чип и считыватель находятся не дальше 20 см друг от друга).
2. Среднего (до 5 м).
3. Дальнего (до 300 м).

Что касается второго типа, то здесь отдельно выделяют активные и пассивные RFID-системы. Первые оснащаются собственным источником питания, а значит могут работать самостоятельно длительное время. Вторые не имеют отдельного аккумулятора и в принципе являются довольно слабыми, из-за чего ограничены в работе. Есть и другие варианты классифицирования, о них мы поговорим несколько позже.