INPUT CON LETTORE TESSERE MAGNETICHE (RFID Reader)

Procuriamoci un RFID reader che permette la lettura di varie tessere magnetiche con Arduino.

Colleghiamo il dispositivo seguendo lo schema indicato nella seguente figura.

Per rendere più semplice la scrittura del codice conviene scaricare la libreria ufficiale dell'RFID reader cliccando qui.

Il seguente programma permetta la lettura del codice di tessera magnetica, che viene passato sopra il dispositivo.

/* FILE:    RC522_RFID
   DATE:    11/03/2017
   VERSION: 0.1

Configurazione PIN

RFID  | Arduino   
------+---------
SDA   |  D10
SCK   |  D13
MOSI  |  D11
MISO  |  D12
IRQ   |  N/A
GND   |  GND
RST   |  D9
3.3V  |  3.3V
------+---------
*/
 
#include 
#include 
/* Vengono definiti PIN del RFID reader*/
#define SDA_DIO 10  // 53 per Arduino Mega
#define RESET_DIO 9
#define delayRead 1000 // Time of delay 
 
/* Viene creata una istanza della RFID libreria */
RFID RC522(SDA_DIO, RESET_DIO); 
  
void setup()
{ 
  Serial.begin(9600);
  /* Abilita il canale seriale asincrono SPI*/
  SPI.begin(); 
  /* Viene inizilizzato RFID reader */
  RC522.init();
}
 
void loop()
{
  byte i;
   
  // Se viene letta una tessera
  if (RC522.isCard())
  {
    // Viene letto il suo codice 
    RC522.readCardSerial();
    Serial.println("Codice delle tessera letto:");
     
    // Viene caricato il codice della tessera (composto da 5 byte)
    // all'interno di una Stringa
    String codiceLetto ="";
    for(i = 0; i <= 4; i++)
      codiceLetto+= String (RC522.serNum[i],HEX);
      
    codiceLetto.toUpperCase();
    Serial.println(codiceLetto);
    delay(delayRead);
  }
}

La sua esecuzione produce il seguente output sul monitor serial

Annotazioni (da http://it.emcelettronica.com/interfacce-seriali-meglio-spi-o-i2c ):

Le interfacce seriali sincrone sono caratterizzate dalla presenza di un segnale di sincronizzazione (clock) che determina la cadenza con cui i dati transitano attraverso il bus. Due tipici esempi di interfacce seriali sincrone sono appunto SPI (Serial Peripheral Interface) sviluppata da Motorola e I2C (Inter Integrated Circuits) sviluppata da Philips.

La comunicazione SPI prevede una periferica Master che comunica con diverse periferiche Slave e richiede un bus il cui numero di conduttori dipende dal numero di periferiche connesse. In particolare il bus è composto da 3+n fili (dove n è il numero di periferiche Slave). Il Master ha infatti una connessione dedicata per ciascuna periferica Slave (Slave Select) come si osserva in figura:

I segnali tipici di una comunicazione SPI sono i seguenti:

• SCLK: Serial shift CLocK. È il segnale di sincronismo generato dal Master. Tale segnale raggiunge tutte le periferiche Slave.
• MOSI: Master Out Slave In. Questa è la linea dati in uscita dal Master. Raggiunge in parallelo tutti gli salve e costituisce un ingresso per ciascuno di essi.
• MISO: Master In Slave Out. È la linea dati in uscita da ciascuno Slave e raggiunge l’unità Master.
• /SS_n: Slave Select. È la linea di selezione di ogni singola periferica Slave. Esiste una linea /SS_n in uscita dal Master per ciascuna periferica Slave n. Tali linee sono attive basse ovvero quando ho un livello logico basso su /SS_n la periferica n-esima è attiva.

La distinzione tra le linee dati da (MISO) e verso (MOSI) le periferiche permette di ottenere una comunicazione full-duplex. Un dispositivo SPI possiede due bit di configurazione detti CPOL (ClockPOLarity) e CPHA (Clock PHAse).

CPOL determina lo stato idle del segnale di sincronismo: CPOL=0 significa che il segnale di clock è considerato idle quando è a livello logico basso. CPOL=1 significa che il segnale di clock è considerato idle quando è a livello logico alto.

CPHA determina invece su quale fronte del segnale di clock vengono letti i dati: con CPHA=0 i dati in uscita dal Master vengono letti in corrispondenza del fronte di discesa e i dati in uscita dagli Slave vengono letti in corrispondenza del fronte di salita del segnale di clock.

Disponendo di due bit di configurazione sono possibili quattro diverse modalità e due periferiche SPI connesse tra loro devono necessariamente utilizzare la stessa configurazione.

Le modalità di comunicazione SPI, determinate dalle impostazioni dei due bit di configurazione, sono riassunte nella tabella

Una comunicazione I²C si avvale di un bus seriale a due fili ed è sempre di tipo half-duplex. La struttura di un bus I²C è riportata nella figura seguente

I due segnali sono SCL (SerialCLock) e SDA (SerialDAta), sono entrambi bidirezionali. A differenza di una comunicazione SPI, I²C è una architettura multiMaster in cui la periferica che inizia la trasmissione e genera quindi il segnale di sincronismo è designata come Master, mentre la periferica oggetto della transazione indirizzata dal Master è considerata come Slave. Una periferica designata come Master per una certa trasmissione, potrà quindi essere anche uno Slave per una trasmissione successiva. I dati possono essere trasferiti a velocità massime di 100Kbps in modalità Standard, 400Kbps in modalità Fast e 3.4Mbps in modalità High-Speed. Nella modalità Standard gli Slave sono indirizzati con una modalità di indirizzamento a 7 bit, mentre nelle modalità Fast e High-Speed l’indirizzamento può essere a 7 o a 10 bit.

La comparazione tra le 2 modalità è riportata nella tabella sottostante:

Conclusioni

Le interfacce seriali vengono usate con lo scopo di minimizzare le interconnessioni e quindi per risparmiare le porte di I/O sul microcontrollore.
Se l’applicazione prevede l’interconnessione di molti dispositivi tra cui possono esservi più microcontrollori funzionanti come Master, I2C diviene in questo caso una scelta obbligata. Se l’obiettivo è alta velocità di trasmissione, basso costo ed alta immunità al rumore, allora la scelta non può che ricadere su una interfaccia SPI, rinunciando però ad una architettura multimaster e sacrificando qualche I/O in più sul vostro microcontrollore.

I²C più lenta ma gestibile già con solo due I/O, mentre l’SPI più veloce ma con necessità di almeno 3 I/O.