Карты доступа своими руками

Делаем систему контроля и управления доступом (СКУД) для умного дома

Введение

Примерно год назад я начал готовиться к переезду и собирать прототип умного дома. В качестве системы управления я выбрал наиболее популярное на текущий момент и активно развивающееся решение — Home Assistant. По мере обрастания умного дома датчиками встал вопрос об охранной системе, которая в случае чего поднимет тревогу и сообщит мне (соседям) о незваных гостях. В системе от частных охранных предприятий пока не вижу необходимости, поэтому решил сделать всё сам.

Как это работает: на входной двери размещён датчик открытия, который по протоколу Zigbee сообщает серверу умного дома, что кто-то зашёл в квартиру. Срабатывает сигнализация в «тихом режиме» (событие «triggered» во встроенной интеграции; это никак не проявляется, но идёт обратный отсчёт до запуска сирены). Если за указанное в настройках время не снять блокировку (через ввод кода или NFC-меткой), запустится сирена и световая индикация.

Из чего собрано:

ESP32 WROOM DevKit v1 (в теории можно заменить любой ESP, изменив конфиг под неё)

RFID/NFC модуль PN532

Соединительные провода (6 штук)

Напечатанный на 3D-принтере корпус

Xiaomi Gateway 2 (который с локальным управлением) я планирую использовать как динамик и световую индикацию

Датчик открытия двери от Aqara

Опционально можно добавить люстру, LED-ленты, умные колонки и любые другие устройства на ваш вкус, цвет и возможности автоматизаций Home Assistant.

ESP32 WROOM DevKit v1 (30 контактов) RFID/NFC модуль PN532. Китайцы скопировали версию от Elechouse.

Корпус мне напечатал друг, у которого есть 3D-принтер. Хаб и датчики от Xiaomi вынесем за скобки. Остальные элементы покупались на Aliexpress и суммарно обошлись мне в 600 рублей.

Подключение и настройка ESP

Включенный режим I2C и подключенные соединительные провода

Насколько я понял из распиновки, возможно несколько вариантов подключения NFC-модуля к ESP-32: мне было удобнее подключить всё на одну сторону. Если будете использовать другие контакты, внимательно проверяйте конфиг — возможно, он немного изменится.

Распиновка для 30-контактной ESP-32

Подключаем модуль следующим образом (слева ESP, справа PN532):

PN532 подключенная к ESP-32

На следующем этапе нам нужно установить аддон ESPHome и настроить нашу ESP-32. Подробно расписывать базовые моменты не буду, рекомендую следовать данному видео:

Остановлюсь лишь на итоговом конфиге:

Обратите внимание на блоки spi и pn532_spi, где мы указывает контакты подключения. В блоке switch я задействовал светодиод на плате (им можно мигать, например, при поднесении валидной метки), а в блоке binary_sensor создал сущность для Home Assistant (при поднесении карты с указанным uid сенсор переходит в статус true; uid карты можно найти в логах вашей ESP в аддоне ESPHome). Как показали опыты, можно читать RFID-метки, банковские карты и тройку. NFC в моём телефоне нет, но скорее всего и он будет работать.

Компилируем прошивку и выгружаем её на ESP. Проверяем, что всё работает, открыв логи и поднеся к считывателю RFID-метку. Её uid должен отобразиться в логе:

Со стороны ESP всё готово, теперь нужно настроить автоматизации в Home Assistan

Подключение сигнализации в Home Assistant

Для работы в сигнализацией в Home Assistant есть встроенная интеграция и карточка Lovelace. Начнём с интеграции — чтобы её включить, нужно добавить в configuration.yaml следующий блок:

Код для разблокировки я вынес в отдельный файл secrets.yaml. Почитать, как он устроен, можно тут.

Поскольку мы тестируем нашу СКУД, arming_time (время до включения режима охраны, за которое вы успеете выйти из квартиры и закрыть дверь) и delay_time (время после срабатывания датчика двери, через которое запустится сирена) зададим как 5 и 10 секунд соответственно. Сохраняем, перезагружаем Home Assistant.

Далее создаём карточку сигнализации в Lovelace, добавив код в нужное вам место ui-lovelace.yaml

В entity указываем название объекта, который создался после подключения alarm_control_panel. В states можно указать, какие кнопки будут в карточке: я оставил только «Охрана (не дома)».

Автоматизация

Чтобы связать NFC-метки с нашим умным домом, потребуется создать 5 автоматизаций:

Срабатывание сигнализации (запускается, когда мы заходим в квартиру)

Включение режима охраны (прикладываем метку и уходим из дома)

Отключение режима охраны (прикладываем метку, когда пришли домой)

Срабатывание сигнализации

В качестве триггера используется датчик открытия двери. Когда дверь открывается при условии, что включен режим охраны, запускается наша автоматизация. В блоке с действиями я задал мигание шлюзом Xiaomi и диодом на ESP-32. Вы можете использовать любые другие действия.

Включение режима охраны

Триггер — чтение метки с заданным на этапе настройки ESP uid. Пока мы выходим из квартиры, шлюз мигает оранжевым светом. После того, как включился режим охраны, загорается диод на ESP, а шлюз включает статичный красный свет на 3 секунды и гаснет.

Отключение режима охраны

В этой автоматизации в качестве триггера снова используется RFID-метка. Условием является включенный или включающийся режим охраны. Последний предусмотрен на случай, если собрались уходить из дома, приложили карточку и вспомнили про включенный утюг. При валидной метке коротко включается диод на ESP и зелёная подсветка на шлюзе.

Включение сирены

Пока что я не особо заморачивался с индикацией, поэтому в автоматизации только сирена из встроенных звуков шлюза. В будущем планирую дополнительно выводить звук на умную колонку и мигать люстрой.

Отключение сирены

От «отключения режима охраны» отличается лишь условием по статусу alarm_control_panel.ha_alarm (здесь triggered) и отключением сирены или другой индикации.

Красивая обёртка

Наверное, очевидно, что две платы без какого-либо корпуса выглядят не очень красиво и безопасно. Я попросил другая спроектировать и напечатать под них корпус. Цвет выбрали белый, чтобы подходил под будущий интерьер. Уже после печати я понял, что белый корпус не гасит свет диодов на ESP, поэтому их можно использовать в автоматизациях. Даже синий диод в условиях коридора должен быть виден.

Основа, на которую ложатся платы, и прищепка (слева) для того, чтобы закрепить PN532 К ESP подключается кабель питания, поэтому она не должна болтаться внутри корпуса.

Ух, наконец-то закончил. Спасибо, что дочитали до конца. Надеюсь, что этот гайд помог вам!

Если возникнут какие-то вопросы, задавайте в комментариях. Постараюсь ответить.

Источник

Делаем универсальный RFID-ключ для домофонов

Приветствую всех, кого интересует тема электронных ключей-вездеходов. Сам я, по правде сказать, давно не слежу за новостями в этой области. Но свою разработку трёхлетней давности хочу опубликовать, так как она проста в повторении и может быть кому-то интересна. Суть: вместо десятка ключей с кодами-вездеходами и просто кодами, все ключи можно носить в одном небольшом устройстве.

Дисклеймер: повторять — не призываю, за сборку и применение — отвечаете сами, я делюсь информацией исключительно в ознакомительных целях. Например, чтоб помогали компаниям, обслуживающим домофоны, вовремя латать «дыры», если таковые с помощью прибора обнаружатся.

1. Что это такое? Что умеет?

Устройство, которое я собирал в далёком 2017 году, есть ни что иное, как спуфер домофонного RFID-ключа, работающего на частоте 125 кГц. Слово «спуфер» в данном случае означает, что устройство, по сути ключом не являясь, выдаёт себя за него, и домофоны реагируют на это соответствующе.

Прибор умеет транслировать любые коды ключей, которые записаны в его память. Некоторые коды можно найти в Сети по запросу «ключи-вездеходы», их я вставил в прошивку в первую очередь. Но при некотором навыке и желании можно вставить в прошивку коды вообще всех RFID-ключей, которыми вы пользуетесь (если они работают на частоте 125 кГц), и, таким образом, иметь возможность заменить одним прибором связку брелков.

Я знаю, что на просторе Сети гуляет большое количество схем подобных устройств. Моей целью было создать наипростейший вариант из всех доступных. Удалось или нет — судите сами.

2. Какими навыками нужно обладать, чтобы повторить данный проект?

Прежде всего, навыки работы с Arduino: иметь установленную среду разработки, уметь заливать в плату прошивки, устанавливать библиотеки, драйверы, вот это вот всё. Далее. Имеется в проекте место, где без пайки — ну вот никак. Потому — нужны прямые руки и паяльник с расходниками. Уметь читать электрические принципиальные схемы (или их подобия). Ну и навыки программирования на C++, дабы иметь возможность кастомизации прибора. Но это уже опционально.

3. Какие запчасти нужны и как их монтировать?

Как видно, BOM для базовой версии выглядит примерно так:

1. Arduino Nano (или любая другая Дуня, которая под рукой есть);
2. RFID-ключ формата EM4100 (вместо катушки индуктивности);
3. n-p-n транзистор (любой какой отыщется, частоты тут не очень высокие);
4. резистор на 10К;
5. конденсатор на 560 пФ (лучше SMD, можно прямо в корпус от ключа припаять);
6. литий-ионный аккумулятор — по вкусу;
7. три сенсорных кнопки;
8. OLED-дисплей с I2C интерфейсом;
9. модуль зарядки для liIon;
10. повышающий DC-DC преобразователь с выходом 5 В.

Схема питания может быть любой, лишь бы хватило Arduino чтобы стартовать. Устройства ввода/вывода — аналогично: прошивка легко может быть адаптирована под те кнопки/дисплеи, что есть в наличии (ссылка на гитхаб — чуть ниже). Текущая версия прошивки написана под OLED-дисплей и сенсорные кнопки (взяты были из соображений «бездребезговости»).

Собрать тестовый образец можно и на беспаечной макетке. Особых инструкций тут не требуется, за исключением того, как быть с «индуктивностью». Об этом — поподробнее.

Ключ, подобный тому, что на фото, можно раздобыть у любого местного мастера, либо заказать на Али. На корпусе ключа имеется крышка, которую следует аккуратно открыть, добравшись до начинки:

Она представляет собой катушку и микросхему памяти с двумя контактными площадками по бокам. Выводы катушки припаяны как раз к этим площадкам. Всё это залито тонким слоем эластичного термополимера (по виду и свойствам похожего на застывший клей B7000). Чтобы добыть катушку, я поступил следующим образом. Взяв канцелярский нож, я аккуратно продавил лезвием текстолит между площадками и микросхемой. Микросхему отделил от катушки и выкинул. Затем паяльником я аккуратно (чтобы не отпаять тонкие проводки катушки) сжёг термополимер над контактными площадками, сделав возможным дальнейшую прозвонку.

Прежде чем паять, следует измерить сопротивление катушки, убедившись, что она не в обрыве. Если всё в порядке, то собирать лучше так: сперва припаять SMD-конденсатор к контактным площадкам (он должен аккуратно поместиться между ними), затем — ножки транзистора и под конец — резистор к базе. Всё это можно аккуратно смонтировать в корпус ключа. Провода «земли» и базы транзистора припаивать в последнюю очередь.

Затем сделать в крышке ключа отверстие под эти провода, и закрыть брелок, придав ему почти что первозданный вид. Для сборки на беспаечной макетке к проводам следует припаять штырьевые разъёмы (или просто хорошенько залудить их, чтобы можно было без проблем вставлять в макетную плату).

4. Прошивка, тест и наладка

Как и обещал, ссылка на репозиторий проекта. Файлы прошивки лежат в папке My_125_kHz_spoofer_v.03.

После сборки и заливки прошивки прибор готов к использованию. Чтобы убедиться в его работоспособности, совсем не обязательно искать домофон — можно обойтись китайским модулем для чтения RFID-ключей, который называется RDM6300 и ещё одной платой Arduino (хотя кому что проще). Прошивку для модуля RDM6300, выдающую транслируемый код ключа в том же формате, в каком он внесён в прошивку спуфера, я также положил в репозиторий проекта. Схема подключения ридера — там же.

Порядок тестирования с помощью ридера RDM6300:

1. Убедиться, что ридер работает, поднеся к антенне любой из имеющихся в наличии ключей на 125 кГц (данные будут выводиться в COM-порт);
2. Выбрать в меню спуфера интересующий код ключа;
3. Поднести антенну к ридеру. Если ридер прочёл тот же ключ, что указан в прошивке — всё получилось! Else — проверяем схему, ищем, где ошибка, устраняем её и начинаем с пункта 1.

5. Что в прошивке можно менять, а что — лучше не трогать

Поскольку лепилась прошивка на основе вот этого, не вполне понятного для меня кода, то жизненно-необходимые функции, которые менять нельзя вот прям совсем, я вынес в отдельную вкладку functions.ino. Остальная часть программы служит исключительно для предоставления пользователю комфортной возможности вызвать функцию EmulateCard (ну, и нескольких строчек кода перед ней).

Свои ключи можно добавлять в массив uint64_t universalID[], расположенный на 75 строке кода. Поскольку я не «задефайнил» общее количество ключей в памяти устройства, а некоторые функции завязаны на эту константу, при добавлении своего ключа следует менять также пределы, в которых находится переменная keyNumber, отвечающая за выбор ключа. Ну и не забывать свой ключ в меню добавлять. В общем, всё сыровато, но при желании, повторюсь, разобраться не трудно.

6. Что в приборе можно было бы доработать

1. Добавить поддержку ключей iButton (хотя бы самых распространённых от Dallas).
2. Добавить эмуляцию ключей, работающих на частоте 13,5 МГц (как я понял, либо через ношение перезаписываемой заготовки и модуль RC522, либо технически-сложно, через реальную эмуляцию).
3. Добавить в прибор ридеры iButton, RDM6300 и RC522, чтобы сделать прибор ещё более универсальным.

У кого что получится — пишите о результатах. Сам я к разработке этой игрушки в ближайшее время возвращаться не собираюсь)

7. История создания

Была на дворе осень 2017 года. Будучи студентом второго курса магистратуры, я томился неразрешёнными вопросами самоопределения. Проще говоря, маялся бездельем и искал, чем бы заняться. В итоге решил довести до конца свои старые инженерные проекты в ущерб посещению университета.

Погода на дворе стояла просто роскошная. А что может быть лучше, чем прохладной осенней ночью сидеть где-нибудь на крыше многоэтажки, попивая чай из термоса и созерцая суету ночного города под ногами.

Днём попасть в подъезд любой многоэтажки труда не составляет никакого — социнженерия из серии «Здравствуйте, соцопрос о качестве работы управляющей компании для название_местной_газеты» отлично работает, да и вообще, в основном жильцы не против, чтобы кто-то заходил в подъезд вместе с ними. Ночью — другое дело. А я любил вылазить на крыши либо на закате, либо ночью… Назрела проблема, которую я и решил вышеописанным способом.

Как я помню, информация о подобных устройствах нашлась не сразу. Гуглёжка по ключевикам «взломщик домофонов» не давала почти ничего. Адекватное стало находиться, когда я чуть-чуть разобрался в технологии RFID, и стал задавать уже более осмысленные вопросы, типа «RFID emulator», «RFID multykey», «RFID spoofer».

В итоге получилось отыскать две приличные англоязычные статьи по теме. В одной автор описывал, как на основе Arduino делался довольно замороченный с аппаратной точки зрения ключик, а во второй — всё то же самое, но без исходников, зато с очень простой аппаратной частью. Справедливо рассудив, что раз и та, и другая схема соединяются с антенной одним пином Arduino, я решил скрестить простое аппаратное решение и открытые исходники. Удалось, пусть и не с первого раза).

На фото в начале данной статьи — далеко не первая версия прибора. Первая была на макетке, и работала через СОМ-порт. Помню, как прохожие всячески давали мне понять, что я выгляжу подозрительно, когда я с раскрытым ноутом стоял у двери многоэтажного дома, и что-то там пиликал в домофоне.

Затем было несколько более компактных версий, которые я собирал и разбирал ради интереса. Предпоследнюю спёр один из главных героев предыдущей моей статьи. Нынешняя версия была собрана 29 января сего года, в перерыве между уроками, которые я веду в своём кружке. Собрана только с целью убедиться, что я никого не дезинформирую, и прошивка со схемой работают.

Источник