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2016/04/26

Raspberry Pi 3に SPI通信方式の NFCリーダライタ RFID-RC522を接続して NFCタグを読む方法 Raspberry Pi 3に SPI通信方式の NFCリーダライタ RFID-RC522を接続して NFCタグを読む方法

(ラズパイ3に NXP MFRC522 RFIDリーダライタを接続して非接触で NFCカードを読み込む方法)

Tags: [Raspberry Pi], [電子工作]






● Raspberry Pi 3 Model Bを遂に購入

 Raspberry Pi3 Model B RPI2 RPI3

 大人気の CPUボードの Raspberry Piに WiFiと Bluetoothが搭載されたモデルが新発売となりました。
 以前から Raspberry Pi 2を買おうかどうか迷っていましたが、Raspberry Pi 3 Model Bの発売を機に購入を決意してラズベリアンになる事にしました。

 ※ ラズパイの OS Raspbianはバージョンが上がる毎に過去の版と OSの内部の作りが変わり、過去に書かれた製作記事(例えば Raspbian Wheezyの時代の記事)がそのままではエラーが出たりして動かない事が有ります。
 ※ 当方のホームページのラズパイ記事は全て Raspberry Pi 3 Model Bと Raspbian Jessieの組み合わせで動作確認をしております。
(ただし、将来的に新しい Raspbian OSが出た場合に、当方の Raspbian Jessieを基にした内容がそのままでは動かない可能性が有ります。)
 ※ 2017/08/16から Raspbian OSは Raspbian Jessieから Raspbian Stretchに変わりました。

Download Raspbian for Raspberry Pi

ちなみに、歴代のバージョンと名称は
Debianコードネーム年月備考
Debian 9Stretch2017/08/16~
Debian 8Jessie2015~2016/02からラズパイ3対応
Debian 7Wheezy2013~2016
Debian 6.0Squeeze2011~2014
Debian GNU/Linux 5.0Lenny2009~2012


● Raspberry Pi3の GPIO端子の SPI機能を有効化して NFCリーダライタ RFID-RC522を接続して NFCタグを読む方法

 Raspberry Pi3の GPIO端子の SPI機能を有効化して NFCリーダライタ RFID-RC522を接続して NFCタグを読み込みます。
 かなり以前に「安くて面白そうだから」と購入してそのままだった NFCリーダライタ RFID-RC522が有るのを思い出し、ラズパイに接続してみました。
 既に古いデバイスなのでウェブ上に制御ライブラリ等も有り、簡単に実験する事ができますが、動作させるのにはラズパイ OSのクセ?で非常に苦労しました。

 解決方法は下の方に書きました。

 なお、購入した RFID-RC522モジュール基板は SPI通信モードに固定されており、シリアル通信や I2C通信方式では使用できません。通信方式選択用の基板配線も変更改造不可になっています。(気合を入れて頑張っても無理な実装配線になっている。パターンカット等で改造できる余地が有れば良かったのに。私の基板設計なら必ず変更可能な様にパターン配線(配線の引き回し)をするのだが。)

NXP MFRC522: Standard 3V MIFARE reader solution
MFRC522 Standard 3V MIFARE reader solution - NXP.com
 The MFRC522 is a highly integrated reader/writer IC for contactless communication at 13.56 MHz. The MFRC522 reader supports ISO/IEC 14443 A / MIFARE mode .

 ※ NXP MFRC522は SONYの FeliCa(Suicaカード)には対応していません。後継の NXP PN532チップを使用した物は FeliCaの読み書きにも対応しています。

2016/05/08
Raspberry Pi 3に I2C通信方式の NFCリーダライタ PN532を接続して NFC FeliCaカードを読む方法
Raspberry Pi 3に I2C通信方式の NFCリーダライタ PN532を接続して NFC FeliCaカードを読む方法

  ラズパイ3に NXP PN532 RFIDリーダライタを接続してFeliCaや NFCカードを読み込む方法 nfcpy

● Raspberry Pi3の GPIO端子の SPI機能を有効にする方法

 sudo raspi-configの Advanced Optionsで A6 SPIを選択して、
 ・SPI interface to be enabled?
 ・SPI kernel module to be loaded by default?
 の両方で Yesを選択します。

 そして、A5 Device Treeを選択して
 ・the kernel to use Device Tree?
 で Noを選択します。(コレ重要!)

 sudo rebootで再起動します。
$ sudo raspi-config
$ sudo reboot

 SPI有効化の手順で良くあるブラックリスト解除の下記の手順は Raspbian Jessieでは不要です。
sudo nano /etc/modprobe.d/raspi-blacklist.conf
blacklist spi-bcm2708
 をコメント化する。
#blacklist spi-bcm2708




Arduino用の MFRC-522 RC522 RFID 無線周波数 ICカード 誘引誘導センサー リーダー カード式錠 ICカードキー
ASIN: B00HF1ACY6

uxcell ICカードリーダーモジュール 近接読むモジュール RC522 RF RFID 電気部品製
ASIN: B019Z2OAOK

SODIAL(R) MFRC-522 RC522 RFIDモジュールICカード誘導センサー、無料のS50カードキーチェーン付き
ASIN: B00K67YI64

EasyWordMall MFRC-522 RC522 RFID 無線周波数 ICカード 誘引誘導センサー リーダー カード式錠 ICカードキーArduino用
ASIN: B0125Z58TU

PN532 NFC RFID読み込み 書き込みモジュール Arduino
ASIN: B014OOKOC6

[UMKTOKYO] PN532 NFCモジュール13.56MHz Arduino PN532 On-board Antenna NFC / RFID Module
ASIN: B01E6K32JU

 結線方法は下記の様に 7本使用してそれぞれ接続します。RC522側の IRQだけ接続不要です。
 (1) RC522モジュールの 3.3Vを ラズパイの GPIOの +3.3V(3V3)
 (2) RC522モジュールの RSTを ラズパイの GPIOの GPIO25
 (3) RC522モジュールの GNDを ラズパイの GPIOの GND(GND)
 (4) RC522モジュールの MISOを ラズパイの GPIOの MISO(GPIO9)
 (5) RC522モジュールの MOSIを ラズパイの GPIOの MOSI(GPIO10)
 (6) RC522モジュールの SCKを ラズパイの GPIOの SCLK(GPIO11)
 (7) RC522モジュールの SDAを ラズパイの GPIOの CE0(GPIO8)

・Raspberry Pi3の GPIO端子の SPI機能を有効化して NFCリーダライタ RFID-RC522を接続して NFCタグを読む方法
Raspberry Pi3の GPIO端子の SPI機能を有効化して NFCリーダライタ RFID-RC522を接続して NFCタグを読む方法



・NFCリーダライタ RFID-RC522の回路図
NFCリーダライタ RFID-RC522の回路図



・Raspberry Pi3の GPIO端子の SPI機能を有効化して NFCリーダライタ RFID-RC522を接続して NFCタグを読む方法
Raspberry Pi3の GPIO端子の SPI機能を有効化して NFCリーダライタ RFID-RC522を接続して NFCタグを読む方法


 NFC読み込み実験に使用したカード類、左上は中国の北京空港鉄道のスイカ。
・Raspberry Pi3の GPIO端子の SPI機能を有効化して NFCリーダライタ RFID-RC522を接続して NFCタグを読む方法
Raspberry Pi3の GPIO端子の SPI機能を有効化して NFCリーダライタ RFID-RC522を接続して NFCタグを読む方法




● ラズパイの Pythonで NFCリーダライタ RFID-RC522を使用して NFCタグを読むサンプルプログラム

 Python言語で 2個、C言語で 1個のサンプルプログラムが有ります。全て動作しました。

GitHub SPI-Py: Hardware SPI as a C Extension for Python
GitHub A small class to interface with the NFC reader Module MFRC522 on the Raspberry Pi.
GitHub Python RC522 library
C library for Broadcom BCM 2835 as used in Raspberry Pi bcm2835 1.50
Read NFC tags on raspberry pi using rc522 reader and execute command according TAG UID.

# SPI機能を有効、Device Treeを無効に設定
sudo raspi-config
sudo reboot

# SPI機能を確認
dmesg | grep spi
lsmod | grep spi
ls /dev/spi*
ls /dev/gpiom*

# OSの状態を最新にアップデート
sudo apt-get update
sudo apt-get -y upgrade
sudo apt-get -y dist-upgrade

# 必要なパッケージをインストール
sudo apt-get -y install git-core
sudo apt-get -y install python-dev

● Python SPI制御ライブラリ
cd
git clone https://github.com/lthiery/SPI-Py.git
cd
cd SPI-Py
sudo python setup.py install

● MFRC522-pythonサンプルプログラム
cd
git clone https://github.com/mxgxw/MFRC522-python.git
cd
cd MFRC522-python
sudo python Read.py

● pi-rc522サンプルプログラム
cd
git clone https://github.com/ondryaso/pi-rc522.git
cd
cd pi-rc522
cd ChipReader
sudo python Read.py

● BCM2835制御 Cライブラリ
cd
wget http://www.airspayce.com/mikem/bcm2835/bcm2835-1.50.tar.gz
tar -zxf bcm2835-1.50.tar.gz
cd bcm2835-1.50
./configure
sudo make install

● rpi-rc522 C言語サンプルプログラム
cd
sudo apt-get -y install subversion
svn checkout http://rpi-rc522.googlecode.com/svn/trunk/ rpi-rc522-read-only
cd ./rpi-rc522-read-only/rc522
gcc config.c rfid.c rc522.c main.c -o rc522_reader -lbcm2835
sudo cp RC522.conf /etc/
sudo ./rc522_reader -d

 Device Tree機能が無効の場合は sudo無しで実行した場合に /dev/gpiomemが無いエラーになる。
$ ./rc522_reader -d
Debug mode.
bcm2835_init: Unable to open /dev/gpiomem: No such file or directory


● ラズパイの Pythonで NFCリーダライタ RFID-RC522が動かない場合

 既に古いデバイスなのでウェブ上に制御ライブラリ等も有り、簡単に実験する事ができますが、動作させるのにはラズパイ OSのクセ?で非常に苦労しました。
 ウェブ上の情報通りに接続して、NFCカードを近付けても無反応で RC522が動きませんでした。
 RC522を購入してから放置プレイで時間が経っていたので RC522基板の不良や ICチップの半田付け不良等も疑い、追い半田等も行ないましたが動きませんでした。
 半ば諦めていた所で再度ウェブを検索した所、disable Device Treeの情報を見つけました。
 これを試してみた所、アッサリ動きました。いやはや、精神的に物凄くヤキモキして苦労しましたが、動いてホッとしました。

 解決方法:sudo raspi-configの Advanced Optionsで Device Treeを無効にしないと pythonの RC522のサンプルプログラムが動かない。
 Solved: sudo raspi-config and in Advanced Options disable Device Tree for work python's RC522 sample .

 なお、rpi-rc522.googlecode.comのサンプルプログラムの場合は Device Treeを有効にする必要が有ります。(ただし、これも最初は動かなかった)

RDIF-RC522 SAMPLE projectCommandDevice Tree option
https://github.com/mxgxw/MFRC522-python.gitsudo python Read.pydisable Device Tree
https://github.com/ondryaso/pi-rc522.gitsudo python Read.pydisable Device Tree
http://rpi-rc522.googlecode.com/svn/trunk/sudo ./rc522_reader -denable Device Tree
bcm2835-1.50.tar.gz


● disable Device Tree
$ lsmod | grep spi
spi_bcm2708             5038  0

$ dmesg | grep spi
[    3.306727] bcm2708_spi bcm2708_spi.0: master is unqueued, this is deprecated
[    3.312495] bcm2708_spi bcm2708_spi.0: SPI Controller at 0x3f204000 (irq 80)

$ ls -l /dev/gpiom*
ls: cannot access /dev/gpiom*: No such file or directory

https://github.com/mxgxw/MFRC522-python.git
$ cd MFRC522-python
$ sudo python Read.py
Welcome to the MFRC522 data read example
Press Ctrl-C to stop.
Card read UID: 177,12,12,123
Size: 8
Sector 8 [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]
Card detected
Card read UID: 136,12,12,123
Size: 4
AUTH ERROR!!
AUTH ERROR(status2reg & 0x08) != 0
Authentication error
Card detected
Card read UID: 19,12,12,123
Size: 8
Sector 8 [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]
Card detected

https://github.com/ondryaso/pi-rc522.git
$ cd pi-rc522/
$ cd ChipReader/
$ sudo python Read.py
Starting

Detected: 10
Card read UID: 136,12,12,123
Setting tag
Selecting UID [136, 4, 12, 12, 123]

Authorizing
Changing used auth key to [116, 0, 82, 12, 12, 123] using method B

Reading
Calling card_auth on UID [136, 4, 12, 12, 123]
Error on S1B0

Deauthorizing
Changing auth key and method to None


● enable Device Tree
$ lsmod | grep spi
spi_bcm2835             7074  0

$ dmesg | grep spi
[    5.456671] spi spi0.0: setting up native-CS0 as GPIO 8
[    5.457136] spi spi0.1: setting up native-CS1 as GPIO 7

$ ls -l /dev/gpiom*
crw-rw---- 1 root gpio 244, 0 Apr 27 12:27 /dev/gpiomem

http://rpi-rc522.googlecode.com/svn/trunk/
$ cd rpi-rc522-read-only/rc522
$ sudo cp RC522.conf /etc/

$ ./rc522_reader -d
Debug mode.
Segmentation fault

$ sudo ./rc522_reader -d
Debug mode.
Type: 0400, Serial: 13123456
New tag: type=0400 SNlen=4 SN=[13123456]
Type: 0400, Serial: b1123456
New tag: type=0400 SNlen=4 SN=[b1123456]
Type: 4400, Serial: 04552fd2123456
New tag: type=4400 SNlen=7 SN=[04552fd2123456]
Type: 4400, Serial: 04a063d9123456
New tag: type=4400 SNlen=7 SN=[04a063d9123456]
Type: 0400, Serial: 30123456
New tag: type=0400 SNlen=4 SN=[30123456]



Tags: [Raspberry Pi], [電子工作]

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