PN532 NFC shield

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PN532 NFC shield

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아두이노의 ICSP핀(SPI)을 사용해 다른핀을 충분히 활용할 수 있어 좋다나... Adafruit의 PN532 라이브러리를 활용한다.

카드 구입할 때 MIFARE ISO14443A cards/tags 호환을 확인한다!!

구입한곳 디바이스마트

제조사 위키

RFID, NFC 그리고 MiFare

참고: http://baator9.tistory.com/7 간단히 말하자면 RFID는 NFC를 포함하고 NFC는 MiFare를 포함하는 표준이다. 버스카드, 출입카드 등 어플리케이션에서 mifare가 가장 널리 사용된다. mifare는 저장 용량과 보안유무에 따라 다시 MiFare classic과 Mifare Ultralight로 구분된다.

MiFare 프로토콜에 대한 자세한 설명

Mifare Classic

Mifare Classic 카드(태그)는 저장용량에 따라 1K, 2K, 4K가 있고, 데이터는 아래 표와 같이 16바이트가 하나의 블록으로, 4블록이 하나의 섹터로 구분되어 저장되고 기록된다. ||600

기억할 점은 사용자가 기록할 수 있는 블록이 정해져있다는 것.

block 용도
block#0 제조자 블록으로 카드 아이디번호 등이 담기므로 사용금지.
block#1,2 Mifare application 용으로 단순 데이터 저장용으로 사용금지.
block#3,7,11,15,19... sector trailer로 보안을 위한 key를 저장하는 곳. (특정한 기기만 특정한 태그를 인식 가능토록 함)
block#4,5,6, 8,9,10, 12,13,14,... 여기에 데이터 저장하자.

기초적인 방식의 보안적용되어 블록에 데이터 쓰고 읽을 때 키을 확인해야 한다.

MiFare Ultralight

더 싸고 가벼운 버전의 태그시스템이다. 보안따위는 전혀 없고, 한 블록은 4개 바이트로 이루어져있다. 맨 앞의 4개 블록은 사용자가 쓸 수 없고, 0x04블록부터 사용자 데이터 저장가능하다. ||600

라이브러리 설치

라이브러리 다운로드에서 다운로드 받은 후 아두이노 IDE 메뉴 > 스케치 > 라이브러리 포함하기 > .zip 라이브러리 포함에서 다운받은 zip파일 선택하면 라이브러리 설치 됨.

라이브러리 설치 후 메뉴> 파일 > 예제 > PN532-SPI > readMifareMemory 예제 불러들여 태그 잘 읽히는 지 테스트. ||600

태그서 DATA 읽기

MiFare Classic 읽기

#include <PN532.h>
#include <SPI.h>

// SPI로 2개 이상의 장치가 동시에 연결될 때, SS(CS)핀을 D9,혹은 D10을 선택한다. 디폴트는 D10번핀.
#define PN532_CS 10

PN532 nfc(PN532_CS);

void setup(void){
    Serial.begin(9600); // 디버깅용
    nfc.begin();
    nfc.SAMConfig();    // PN532를 Normal Mode로 설정. 
}

void loop(void){
    uint32_t id;
    id = nfc.readPassiveTargetID(PN532_MIFARE_ISO14443A);   // 카드 접근인식
    if (id != 0){   // 인식 성공하면,

        // 블록 0x08에 접근 승인받기 ...
        uint8_t keys[] = {0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF};  // 기본 키
        if (nfc.authenticateBlock(1, id, 0x08, KEY_A, keys)) {  //승인 성공하면, 

            uint8_t readBuffer[16];
            if (nfc.readMemoryBlock(1,0x08,readBuffer)){        // 읽기 성공하면...

                // 데이터 보여주기
                 for (int i = 0; i < 16; i++){
                    Serial.print(readBuffer[i],HEX);    Serial.print(" ");
                 }
            }
        }
        Serial.println();
    }
    delay(500); 
}

boolean SAMConfig(void) 명령으로 장치를 normal mode 로 설정한다. 여기에서 SAM은 'Security Access Module'로, PN532장치를 의미함. 모드는 Normal mode, Virtual Card mode, Wired Card mode, Dual Card mode가 있다.

uint32_t readPassiveTargetID(uint8_t cardbaudrate) 명령은 카드를 읽어들인 후 카드의 고유ID를 리턴함. 카드가 없을 때는 0을 리턴.

uint32_t authenticateBlock(uint8_t cardnumber, uint32_t cid, uint8_t blockaddress, uint8_t authtype, uint8_t* keys) 명령은 카드의 특정 메모리 블럭에 접근권한 획득.

  • cardnumber can be 1 or 2 ( 최대 2장 동시 감지)
  • cid is 32-bit Card ID
  • blockaddress is block number (any number between 0 - 63 for MIFARE card)
  • authtype is which key is to be used for authentication (either KEY_A or KEY_B)
  • keys points to the byte-array holding 6 keys.

uint32_t readMemoryBlock(uint8_t cardnumber, uint8_t blockaddress, uint8_t* block) 메소드로 실제 블록 데이터를 읽어들여 미리 만들어둔 버퍼(uint8_t 배열 )에 저장한다. 읽기 성공하면 true를 리턴한다.

MiFare Ultralight 읽기

classic에서 보안관련 부분만 빼고 데이터 블록 크기는 16 -> 4바이트로.

#include <PN532.h>
#include <SPI.h>

// SPI로 2개 이상의 장치가 동시에 연결될 때, SS(CS)핀을 D9,혹은 D10을 선택한다. 디폴트는 D10번핀.
#define PN532_CS 10

PN532 nfc(PN532_CS);

void setup(void){
    Serial.begin(9600); // 디버깅용
    nfc.begin();
    nfc.SAMConfig();    // PN532를 Normal Mode로 설정. 
}

void loop(void){
    uint32_t id;
    id = nfc.readPassiveTargetID(PN532_MIFARE_ISO14443A);   // 카드 접근인식
    if (id != 0){   // 인식 성공하면,

            uint8_t readBuffer[4];
            if (nfc.readMemoryBlock(1,0x08,readBuffer)){        // 1block 은 4Byte.

                // 데이터 보여주기
                 for (int i = 0; i < 4; i++){
                    Serial.print(readBuffer[i],HEX);    Serial.print(" ");
                 }
            }

        Serial.println();
    }
    delay(500); 
}

태그에 데이터 쓰기

Mifare Classic 쓰기

#include <PN532.h>
#include <SPI.h>

#define PN532_CS 10

PN532 nfc(PN532_CS);

void setup(){
    Serial.begin(9600); //디버깅용
    nfc.begin();
    nfc.SAMConfig();    // normal모드 설정 
}

void loop(){
    uint32_t id;
    id = nfc.readPassiveTargetID(PN532_MIFARE_ISO14443A);   // 카드 접근 인식
    if (id != 0){   // 인식 성공하면,

        // 블록 0x08에 접근 승인받기
        uint8_t keys[] = {0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF};  // 기본 키
        if (nfc.authenticateBlock(1, id, 0x08, KEY_A, keys)) {  //승인 성공하면, 

            // 기록할 데이터
            uint8_t writeBuffer[16];
            for (int i = 0; i < 16; i++){
                writeBuffer[i] = i;
            }

            // 데이터 기록하기
            bool written = nfc.writeMemoryBlock(1, 0x08, writeBuffer);
            if (written){
                Serial.println("write Successful");
            }

            // 기록한 데이터 확인
            uint8_t readBuffer[16];
            if (nfc.readMemoryBlock(1,0x08,readBuffer)){        // 읽기 성공하면...

                // 데이터 보여주기
                 for (int i = 0; i < 16; i++){
                    Serial.print(readBuffer[i],HEX); Serial.print(" "); 
                 }
            }

        }
        Serial.println();
    }
    delay(500);
}

uint32_t writeMemoryBlock(uint8_t cardnumber, uint8_t blockaddress, uint8_t* block) 메소드 사용해 인식된 카드중 cardnumber 번째 카드의 blockaddress 블록에 block배열의 내용을 기록함 (16바이트)

Mifare Ultralight 쓰기

#include <PN532.h>
#include <SPI.h>

#define PN532_CS 10

PN532 nfc(PN532_CS);

void setup(){
    Serial.begin(9600); //디버깅용
    nfc.begin();
    nfc.SAMConfig();    // normal모드 설정 
}

void loop(){
    uint32_t id;
    id = nfc.readPassiveTargetID(PN532_MIFARE_ISO14443A);   // 카드 접근 인식
    if (id != 0){   // 인식 성공하면,

        /*  보안따위 없다.
        // 블록 0x08에 접근 승인받기
        uint8_t keys[] = {0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF};  // 기본 키
        if (nfc.authenticateBlock(1, id, 0x08, KEY_A, keys)) {  //승인 성공하면, 
        */
            // 기록할 데이터
            uint8_t writeBuffer[4];
            for (int i = 0; i < 4; i++){
                writeBuffer[i] = i;
            }

            // 데이터 기록하기
            bool written = nfc.writeMemoryBlock(1, 0x04, writeBuffer);
            if (written){
                Serial.println("write Successful");
            }

            // 기록한 데이터 확인
            uint8_t readBuffer[4];
            if (nfc.readMemoryBlock(1,0x04,readBuffer)){        // 읽기 성공하면...

                // 데이터 보여주기
                 for (int i = 0; i < 4; i++){
                    Serial.print(readBuffer[i],HEX); Serial.print(" "); 
                 }
            }

        Serial.println();
    }
    delay(500);
}

주의점

  • 하드웨어 인터럽트 사용시 충돌 일으키는 것으로 보임. 소프트웨어 인터럽트를 사용하는 것으로 해결 [[SoftwareInterrupt(소프트웨어_인터럽트)]]
  • 아두이노 d12, d13번핀에 입력장치 연결되면 간섭일으키는 것으로 보임. 회로도상에는 12,13번 핀과 아무런 연결없는데 왜 이런 현상일어나는지 모르겠음.... 좀 더 테스트 필요

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