Μ Λ Λ'Ο * J # Δ Ο Ρ Υ Φ Ο Ρ Ο

Transcript

1 Οκτώβριος 2006 Αριθ. Τεύχους 290 4,5 Μ Λ Λ'Ο * J # Δ Ο Ρ Υ Φ Ο Ρ Ο στείλε την κατασκευή σ ο υ στο διάστημα Έ λεγχος δορυφ ορικώ ν δεκτών Συσκευή ανάγνωσης I και εγγραφής RFID le k to r lekfuur Η λεκτρονικές σφ ραγίδες Visit Belclor/tlekluwr ot eleclronko 2006 end win with ihil terd! (Munch. Hovmita 14-1?) / I, Hut) AS. SlmJAS 531 I \ Me: t*ww *UAlw iwe/ ιί <) 1, \ Μ ετατροπέας USB/DMX 515

2 Ε λ ΕΚΤΟΡ Περιεχόμενα Α ρ. τ ε ύ χ ο υ ς 2 9 Q Ο κ τ ώ β ρ ιο ς Περιεχόμενα Οι ετικέτες RFID ατενίζουν το μέλλον 13 Ηλεκτρονικά νέα και αγορά Οι ετικέτες RFID ατενίζουν το μέλλον Ανεμογεννήτριες Συσκευή ανάγνωσης και εγγραφής RFID Πειραματικός αναγνώστης καρτών RFID Δορυφόροι σε σχήμα κύβου και σε ελεύβερη τροχιά Έλεγχος των δορυφορικών δεκτών Πλακέτα e-block Βασισμένη σε ARM Αναβάθμιση της πλακέτας μικροελεγκτή Προγραμματίζοντας τα FPGA (4) Ηλεκτρονικές σφραγίδες Θ Μετατροπέας USB DMX512 ΕΛΕΚΤΟΡ 10/2006 9

3 Οι ετικέτες RFID ατενίζουν το μέλλον Μία σύντομη ανασκόπηση των ετικετών RFID Από τον Renke Bienert Ένας υπάλληλος της εταιρείας "Metro" (στην Ελλάδα Macro) που οδηγεί μία παλέτα με πάνες μέσα από μία πύλη ανάγνωσης RFID, όπου γίνεται με ταχύτητα ανάγνωση των δεδομένων που περιέχονται στα ολοκληρωμένα. Οι κεραίες του αναγνώστη είναι τοποδε - τημένες δεξιά και αριστερά (στην φωτογραφία φαίνονται αυτές της δεξιάς πλευράς). (Φωτ. Phlips) Οι ετικέτες RFID είναι πλέον δυνατόν να χρησιμοποιηθούν από την σήμανση καθαρόαιμων αλόγων, μέχρι την σήμανση κιβωτίων μεταφοράς προϊόντων (τα γνωστά container), δικύκλων ή συσκευασιών με αρώματα. Ακόμη και τα διαβατήρια ή τα εισιτήρια αγώνων εξοπλίζονται πια με ετικέτες RFID. Η τεχνολογία που τις υποστηρίζει διαφοροποιείται τόσο πολύ, όσο και το ίδιο το εύρος των πιθανών τους εφαρμογών. Τόσο τα άψυχα αντικείμενα όσο και τα έμβια όντα (όπως επίσης και οι άνθρωποι), είναι δυνατόν να αναγνωρισθούν αυτόματα χωρίς να υπάρχει άμεση επαφή με αυτά, εφ' όσον είναι εξοπλισμένα με ένα μικρό σύστημα ταυτοποίησης μέσω ραδιο-συχνοτήτων (radio-frequency identification, [RFID]). Η συγκεκριμένη τεχνολογία αναμένεται μέσα στην τρέχουσα χρονιά να κατακτήσει πολλούς νέους τομείς. Στο άμεσο μέλλον το κόστος των ετικετών RFID θα είναι τόσο μικρό, ώστε να μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την σήμανση ακόμη και προϊόντων με χαμηλή τιμή. Με τον τρόπο αυτό η διαδρομή που ακολουθεί το κάθε μπουκάλι γάλα, το κάθε κουτί ασπιρίνης, ή η κάθε εφημερίδα, από την παραγωγή μέχρι τον τελικό καταναλωτή (ή και ακόμη παραπέρα) θα μπορούσε να παρακολουθείται ηλεκτρονικά. Οι ειδικοί επί των θεμάτων παρακολούθησης αποθηκών και παραγγελιών (logistics) δηλώνουν ικανοποιημένοι από την εν λόγω τεχνολογία δεδομένου ότι μπορεί να συνεισφέρει σημαντικά στην μείωση του κόστους μεταφοράς και αποθήκευσης, αλλά υπάρχουν από την άλλη πολλές ενώσεις προστασίας καταναλωτών οι οποίες εκφράζουν προβληματισμό σχετικά με την προστασία του απορρήτου των επιλογών των καταναλωτών. Ευλογία ή κατάρα; Όπως φάνηκε και από το μικρό δημοψήφισμα που πραγματοποιήσαμε στον δικτυακό τόπο του περιοδικού Ελεκτορ, οι απόψεις του κόσμου είναι ανάλογα διχασμένες. Το 80 % για παράδειγμα όσων μετείχαν στο δημοψήφισμα εξέφρασε την άποψη ότι η χρήση των ετικετών RFID θα διευκολύνει την καθημερινή τους ζωή, αλλά ένα εξ ίσου μεγάλο ποσοστό θεωρεί ότι το απόρρητο και η προστασία προσωπικών δεδομένων απειλούνται". Αυτό το μεγάλο ποσοστό ανασφάλειας δικαιολογείται ίσως από το γεγονός ότι η ανίχνευση μέσω ραδιοσυχνοτήτων, παρόμοια με το ηλεκτρονέφος δεν είναι δυνατόν να γίνει αντιληπτή ούτε ακουστικά, αλλά ούτε και οπτικά. Το γεγονός ότι μία ετικέτα RFID την οποία μεταφέρουμε (εν γνώσει μας η εν αγνοίας μας), μπορεί ενδεχομένως να ανιχνευτεί από κάποια κυβερνητική αρχή, εταιρεία ή ακόμη και από κάποιο κακόβουλο άτομο, αποτελεί ένα φόβο, τον οποίο όσοι ασχολούνται με την συγκεκριμένη τεχνολογία, θα πρέπει να λάβουν σοβαρά υπ' όψη τους. Ο εν λόγω φόβος μπορεί επίσης να τροφοδοτείται και από διάφορες ιστο- ΕΛΕΚΤΟΡ 10/

4 ρίες τρόμου, όπως για παράδειγμα η ιστορία σχετικά με μία εταιρεία προστασίας (security) η οποία επέβαλλε στους υπαλλήλους της να εμφυτεύσουν κάτω από το δέρμα τους ολοκληρωμένα RFID. Παρ' όλα αυτά βέβαια αντιδράσεις θα υπάρχουν όπως και με όλες τις επαναστατικές τεχνολογίες, και καλό θα ήταν η εν λόγω τεχνολογία να μην καταδικαστεί λόγω κάποιων ακραίων εφαρμογών. Ούτως ή άλλως, υπάρχουν πολλές διαφορετικές μορφές ετικετών RFID. Οι δημόσιες κατά συνέπεια αναφορές εμφάνισης ιών RFID μαζί με την ταυτόχρονη παρουσία ετικετών της εν λόγω τεχνολογίας στα εισιτήρια του Παγκοσμίου Κυπέλλου Ποδοσφαίρου ή στα διαβατήρια, δεν σημαίνει απαραίτητα ότι μέσω των διαβατηρίων ή των εισιτηρίων ο κόσμος θα γεμίσει με μοχθηρούς ιούς (επισκεφθείτε και τους σχετικούς συνδέσμους στο διαδίκτυο που αναφέρονται στο τέλος του άρθρου). Προσοχή όμως χρειάζεται. Μία περιγραφή του RFID Πρώτα απ όλα ας δώσουμε μία σύντομη ερμηνεία της ορολογίας: το RF" στον όρο RFID σημαίνει ραδιο-συχνότητες (Radio Frequencies), οι οποίες χρησιμοποιούνται για την εκπομπή δεδομένων και ενδεχομένως και ενέργειας. Ο όρος ID" μπορεί να αναφέρεται σε ένα μεγάλο εύρος εφαρμογών, οι οποίες κυμαίνονται από την απλή ανάγνωση δεδομένων μέχρι την ανταλλαγή κρυπτογραφημένων δεδομένων ή σε σύνθετους υπολογισμούς για την πιστοποίηση της αυθεντικότητας κάποιου εγγράφου ταυτοποίησης. Ένα σύστημα RFID αποτελείται συνήθως από ένα πομποδέκτη (ή αναγνώστη) και ένα πλήθος αποκριτών RFID οι οποίοι συχνά καλούνται ετικέτες" ή transponder (όρος ο οποίος είναι λανθασμένος), ή απλά "κάρτες. Θα πρέπει επίσης να κάνουμε τον διαχωρισμό μεταξύ ενεργών και παθητικών καρτών. Οι ενεργές κάρτες τροφοδοτούνται οι ίδιες από κάποια μπαταρία, ενώ οι παθητικές λαμβάνουν ενέργεια από το ίδιο το πεδίο που δημιουργεί ο πομπός. Στο συγκεκριμένο άρθρο θα περιορίσουμε την προσοχή μας στις παθητικές κάρτες, διότι είναι μικρότερες και φθηνότερες από τις ενεργές κάρτες και κατά συνέπεια πιο ενδιαφέρουσες για εφαρμογές καθημερινής χρήσης. Μέθοδοι σύζευξης Για την αποστολή δεδομένων μεταξύ κάρτας και του αναγνώστη μπορούν να χρησιμοποιηθούν τρεις διαφορετικές μέθοδοι ζεύξης: η χωρητική, η επαγωγική και η ηλεκτρομαγνητική, με την τελευταία να αποτελεί και την πλέον σημαντική στις σχετικά υψηλές συχνότητες. Η χωρητική σύζευξη χρησιμοποιεί το ηλεκτρικό πεδίο και περιορίζεται σε ένα σχετικά μικρό ρυθμό μεταφοράς δεδομένων, για τον λόγο αυτό και είναι μάλλον μη ενδιαφέρουσα στην πράξη. Η επαγωγική σύζευξη χρησιμοποιεί για την μεταφορά δεδομένων και ενέργειας ένα μαγνητικό πεδίο, όπου ένα πηνίο έχει τον ρόλο της κεραίας (Σχήμα 1). Στην κατηγορία αυτή, ευρείας χρήσης τυγχάνουν τα συστήματα που λειτουργούν στα 125 ή 135 khz, όπως επίσης και στα 13,56 MHz. Η επιλογή των συγκεκριμένων συχνοτήτων δεν έχει να κάνει με την τεχνολογία αλλά βασίζεται στην εκάστοτε νομοθεσία και στις συχνότητες που είναι διαθέσιμες για εφαρμογές RFID. Οι εφαρμογές πάντως που χρησιμοποιούν επαγωγική σύζευξη είναι αρκετά διαδεδομένες. Σε υψηλότερες συχνότητες όπως είναι τα 434 MHz, ΜΗζ και 2,45 GHz, η σύζευξη παύει να είναι απλά επαγωγική ή χωρητική, διότι το μήκος κύματος είναι μικρό σε σχέση με το μέγεθος των εξαρτημάτων. Στις περιπτώσεις αυτές, για την μεταφορά ενέργειας και δεδομένων χρησιμοποιείται η διάδοση των ηλεκτρομαγνητικών πεδίων στον χώρο. Σήμανση Υπάρχει μία σημαντική διαφοροποίηση μεταξύ των εφαρμογών που έχουν να κάνουν με αντικείμενα και αυτών που έχουν να κάνουν με άτομα. Στην πρώτη περίπτωση η κάρτα έχει την μορφή μίας ετικέτας που προσαρμόζεται επάνω στο αντικείμενο (δείτε Σχήμα 1. Μία ετικέτα RFID με κεραία και ολοκληρωμένο. Σχήμα 2. Ετικέτες σε ρολό. Το εσωτερικό στρώμα αποτελείται από ένα ολοκληρωμένο, το πηνίο της κεραίας και ένα υπόστρωμα (από χαρτί ή πλαστικόλ Σχήμα 3. Κατασκευή ετικετών RFID. Εάν παρατηρήσει κανείς στο βάθος πίσω από το ρολό, θα προσέξει μέσα από το βασικό στρώμα την γυαλάδα των πηνίων των κεραιών. τα Σχήματα 2 και 3). Οι συγκεκριμένες κάρτες που τοποθετούνται στα προϊόντα, καλούνται συχνά και ως ετικέτες" RFID. Όσοι ασχολούνται με την διαχείριση παραγγελιών θέλουν πολλές φορές να 1 4 ΕΛΕΚΤΟΡ 10/2006

5 Συχνότητες για ετικέτες RFID I Ο Ο k H z M H z UHF G H z Ε π ίδ ρ α σ η τ ο υ ν ε ρ ο ύ και τη ς υ γ ρ α σ ία ς Χ α μ η λ ή Χ α μ η λ ή Υ ψ η λ ή Π ο λ ύ υ ψ η λ ή Ε π ίδ ρ α σ η τω ν μ ετά λ λ ω ν Χ α μ η λ ή Υ ψ η λ ή Υ ψ η λ ή * Υ ψ η λ ή * Σ χ έ δ ιο α ν τα π ο κ ρ ιτή Α π λό Α π λό Σ ύ ν θ ε τ ο Π ο λ ύ σ ύ ν θ ε τ ο Α κ τίνα α ν ίχ ν ε υ σ η ς Μ ικ ρ ό Μ ε σ α ίο Μ ε γ ά λ ο Μ ε γ ά λ ο Α ρ ιθ μ ό ς α ν α γ ν ω σ τώ ν α ν ά δ ευ τερ ό λ επ το Μ ικ ρ ό Μ ε γ ά λ ο Μ ε γ ά λ ο Μ ε γ ά λ ο Είναι δ υ ν α τ ό ν α μ ειω θ εί μ ε κ α τά λ λ η λ η σ χ ε δ ία σ η τη ς ετικ έτα ς Ενδιάμεσο χωρίς επαφή, όπως ϊ καδορίζεται από το ISO/IEC ί Α ν α λ ο γ ικ ό μ έ ρ ο ς ί Η τ ε χ ν ο λ ο γ ία τη ς M ifa r e χ ρ η σ ιμ ο π ο ιεί έ ν α ε ν δ ιά μ ε σ ο χ ω -! ρ ίς επ α φ έ ς η ο π ο ία είν α ι σ υ μ β α τή μ ε το π ρ ό τυ π ο IS O /IE C ; Για τη ν μ ε τ α φ ο ρ ά τη ς ε ν έ ρ γ ε ια ς και τω ν δ ε δ ο μ έ ν ω ν ; μ ε τ α ξ ύ τη ς κ ά ρ τ α ς και τ ο υ α ν α γ ν ώ σ τη, χ ρ η σ ιμ ο π ο ιείτα ι έ ν α ί φ έ ρ ο ν σ τα 1 3,5 6 M H z. Η α κ τ ίν α α ν ά γ ν ω σ η ς -έ γ γ ρ α φ η ς π ερ ι-! ο ρ ίζ ε τ α ι σ ε μ ία α π ό σ τα σ η μ ικ ρ ό τε ρ η α π ό 10 c m. Ο π ω ς φ α ίν ετα ι και α π ό το Σ χ ή μ α η λ ε ιτ ο υ ρ γ ία χ ω ρ ίς επ α φ έ ς, ί είν α ι δ υ ν α τ ό ν ν α ε ρ μ η ν ε υ τ ε ί μ ε α π λ ο ύ ς ό ρ ο υ ς ε ά ν χ ρ η σ ι- ί μ ο π ο ιή σ ο υ μ ε τη ν α ρ χ ή λ ε ιτ ο υ ρ γ ία ς τ ο υ μ ετα σ χ η μ α τισ τή. Τ ο ί π η νίο κ ε ρ α ία ς τ ο υ α ν α γ ν ώ σ τη π α ρ ά γ ει έ ν α ε ν α λ λ α σ σ ό μ ε ν ο ί μ α γ ν η τικ ό π εδ ίο σ τα 1 3,5 6 M H z. Π ιο απ λά, η κ ε ρ α ία τ ο υ α ν α γ ν ώ σ τη μ π ο ρ εί ν α Θ εω ρ η θ εί ω ς το π ρ ω τεύ ο ν τύ λ ιγ μ α ; ε ν ό ς μ ε τα σ χ η μ α τισ τή μ ε χ α λ α ρ ή ζ ε ύ ξ η. Τ ο π η νίο τη ς κ ά ρ τ α ς ί α π ο τελ εί το δ ε υ τ ε ρ ε ύ ο ν τύ λ ιγ μ α το ο π ο ίο εισ έ ρ χ ε τα ι σ ε έ ν α ί μ έ ρ ο ς τ ο υ π α ρ α γ ό μ ε ν ο υ μ α γ ν η τικ ο υ π εδ ίο υ. Μ ε τ ο ν τ ρ ό π ο Ι α υ τ ό το ο λ ο κ λ η ρ ω μ έ ν ο τ η ς κ ά ρ τ α ς μ π ο ρ εί ν α λ ά β ει τη ν! α π α ιτ ο ύ μ ε ν η γ ια τη ν λ ε ιτ ο υ ρ γ ία τ ο υ ε ν έ ρ γ ε ια. (Ο ι ό ρ ο ι PCD" ί και P IC C " π ο υ χ ρ η σ ιμ ο π ο ιο ύ ν τ α ι σ το σ χ ή μ α, π ρ ο έ ρ χ ο ν τ α ι ί α π ό το π ρ ό τυ π ο ISO και ε ρ μ η ν ε ύ ο ν τ α ι σ το γ λ ω σ σ ά ρ ι). ; Τ ο π α ρ α γ ο μ ε ν ο α π ό τ ο ν α ν α γ ν ώ σ τη μ α γ ν η τικ ό π εδ ίο είν α ι ί δ ια μ ο ρ φ ω μ έ ν ο κ α τό π λ ά το ς και μ ε τ α φ έ ρ ε ι δ ε δ ο μ έ ν α α π ό ί α υ τ ό ν π ρ ο ς τη ν κ ά ρ τ α μ έσ ω μ ια ς κ ω δ ικ ο π ο ιη μ έ ν η ς α κ ο λ ο υ - ί θ ία ς σ ύ μ φ ω ν α μ ε το ν κ ώ δ ικ α M iller και μ ε % ψ η φ ια κ ή I δ ια μ ό ρ φ ω σ η σ ύ μ φ ω ν α μ ε το π ρ ό τυ π ο IS O /IE C Α. Για ί τη ν μ ε τ α φ ο ρ ά δ ε δ ο μ έ ν ω ν σ τη ν α ν τ ίθ ε τ η κ α τ ε ύ θ υ ν σ η (απ ό ; τη ν κ ά ρ τ α δ η λ. π ρ ο ς τ ο ν α ν α γ ν ώ σ τη ), χ ρ η σ ιμ ο π ο ιε ίτα ι δ ι- ; α μ ό ρ φ ω σ η φ ο ρ τ ίο υ. Α υ τ ό σ η μ α ίν ει ό τι η κ ά ρ τ α χ ρ ή σ ιμ ο ί ποιεί τ ο δ ια μ ο ρ φ ω μ έ ν ο σ ή μ α δ ε δ ο μ έ - ί ν ω ν γ ια ν α μ ετά γ ει ε ν τ ό ς ή ε κ τό ς έ ν α ί φ ο ρ τ ίο. Ο ι δ ια κ υ μ ά ν σ ε ις φ ο ρ τ ίο υ σ το ί " δ ε υ τερ εύ ο ν " τ ύ λ ιγ μ α τ ο υ μ ε τ α σ χ η - ; μ α τιο τή γ ίν ο ν τα ι α ν τιλ η π τές α π ό τ ο ν ί α ν α γ ν ώ σ τη σ τη ν π λ ευ ρ ά τ ο υ "π ρ ω τεύ - : ο ν το ς ". I Ο ρ υ θ μ ό ς μ ε τ α φ ο ρ ά ς δ ε δ ο μ έ ν ω ν ί και π ρ ο ς τις δ ύ ο κ α τ ε υ θ ύ ν σ ε ις είν α ι ί k b it/s (ενώ π ρ ο α ιρ ε τ ικ ά μ π ο ρ εί ί ν α φ θ ά σ ε ι μ έχ ρ ι τ α k b it/s ). Η! ε ν έ ρ γ ε ια π ο υ π α ρ έχ ετα ι α π ό τ ο ν α ν α γ ν ώ σ τη, είν α ι α ρ κ ε τ ή γ ια ν α λ ε ιτ ο υ ρ γ ή σ ε ι κ α ν ο ν ικ ά ο μ ικ ρ ό - ί ελ εγ κ τή ς. Δ ε δ ο μ έ ν ο υ ο τι εκ τω ν π ρ α γ μ ά τω ν είν α ι α δ ύ ν α τ ο ν α γ ν ω ρ ίζει : το σ ύ σ τ η μ α εκ τω ν π ρ ο τ έ ρ ω ν ε ά ν ε ν τ ό ς τ η ς π ερ ιο χ ή ς α ν ί- ; χ ν ε υ σ η ς τ ο υ α ν α γ ν ώ σ τη υ π ά ρ χ ο υ ν π ε ρ ισ σ ό τ ε ρ ε ς τη ς μ ία ς ; κ ά ρ τ ε ς, π ρ ιν ξεκιν ή σ ει ο π ο ια δ ή π ο τε α ν τ α λ λ α γ ή δ ε δ ο μ έ ν ω ν θ α π ρέπ ει ν α π ρ ο η γ είτα ι μ ία δ ια δ ικ α σ ία τα υ τ ο π ο ίη σ η ς γ ια ν α ε ξ α σ φ α λ ίζ ε τ α ι μ ε τ ο ν τρ ό π ο α υ τ ό ό τι η επ ικοινω νία γ ίν ε ται μ ε μ ία μ ό ν ο ν κ ά ρ τ α (π ρ ο σ τα σ ία σ ύ γ κ ρ ο υ σ η ς ). Ψ η φ ια κ ό μ έ ρ ο ς Η μ ε τ α φ ο ρ ά δ ε δ ο μ έ ν ω ν (σ υ μ π ερ ιλ α μ β α ν ο μ έ ν ω ν τω ν δ ε δ ο - ί μ έν ω ν χ ρ ή σ η ς ), ξε κ ιν ά μ ετά τη ς επ ιλο γ ή τη ς κ ά ρ τ α ς. Σ τη ν ί δ ια δ ικ α σ ία α υ τ ή ισ χ ύ ο υ ν ο ι π α ρ α κ ά τω κ α ν ό ν ε ς : - Ο α ν α γ ν ώ σ τ η ς "μιλά" π ά ν τα π ρ ώ το ς: π ρ ώ τα εκπ έμπ ει ο π ο μ π ο δ έκ τη ς και σ τη ν σ υ ν έ χ ε ια α π α ν τ ά η κ α ρ τα. - Η κ ά ρ τ α α π α ν τά π ά ν το τε ε ν τ ό ς κ ά π ο ιο υ π ρ ο κ α θ ο ρ ισ μ έ ν ο υ ί χ ρ ό ν ο υ, ενώ ο π ο μ π ο δ έκ τη ς δ ε ν έχει κ α ν έ ν α π ερ ιο ρ ισ μ ό. Σ τη ν α π λ ο ύ σ τε ρ η π ερίπ τω ση (όπ ω ς γ ια π α ρ ά δ ε ιγ μ α η κ ά ρ τ α ί U ltra lig h t τη ς M ifa r e π ο υ χ ρ η σ ιμ ο π ο ιο ύ μ ε σ τη ν κ α τ α σ κ ευ ή ; RFID), α υ τ ό επ ιτυ γ χ ά ν ετα ι με ά μ ε σ η χ ρ ή σ η τω ν κ α τά λ λ η λ ω ν εν το λ ώ ν τ η ς κ ά ρ τ α ς (R e a d ' και W r ite ' σ τη ν π ερίπ τω σ η τη ς κ ά ρ τ α ς U ltra lig h t τ η ς M ifa re ). Α υ τό σ η μ α ίν ει ό τι υ π ά ρ χ ει έ ν α α π λ ό και ξ ε κ ά θ α ρ ο π ρ ω τό κ ο λ λ ο, και τ α ο π ο ια δ ή π ο τε σ φ ά λ μ α τ α ο δ η γ ο ύ ν σ ε δ ια κ ο π ή τη ς επ ικ ο ιν ω ν ία ς. Κάτι τ έ τ ο ιο β έβ α ια δ ε ν είν α ι εφ ικ τό γ ια σ χ ετικ ά σ ύ ν θ ε τ ε ς ε φ α ρ μ ο γ έ ς, ο π ό τε υ π ά ρ χ ει και έ ν α πιο ευ έλ ικ το π ρ ω τό κ ο λ λ ο εκ π ο μ π ή ς γ ια έ ξ υ π ν ε ς κ ά ρ τ ε ς μ ε μ ι- κρ οελεγκτή. Τ ο σ υ γ κ ε κ ρ ιμ έ ν ο π ρ ω τό κ ο λ λ ο κ α θ ο ρ ίζ ε τ α ι ο τ ο Τ έ τ α ρ τ ο Μ έ ρ ο ς τ ο υ π ρ ο τύ π ο υ IS O /IE C και: - επ ιτρέπ ει δ ια φ ο ρ ε τ ικ ά μ ε γ έ θ η π α κέτω ν δ ε δ ο μ έ ν ω ν (α ν α λ ο - γ α μ ε το μ έ γ ε θ ο ς ε ν δ ιά μ ε σ η ς μ ν ή μ η ς σ τ ο ν α ν α γ ν ώ σ τη ή τη ν κ α ρ τα ). - κ α θ ο ρ ίζ ε ι μ ία δ ια δ ικ α σ ία δ ια χ ε ίρ ισ η ς σ φ α λ μ ά τ ω ν (α ν ίχ ν ευ σ η και δ ιό ρ θ ω α η σ φ α λ μ ά τω ν ). - επ ιτρέπ ει τη ν σ ύ ν δ ε σ η ο μ ά δ ω ν δ ε δ ο μ έ ν ω ν μ ε σ κ ο π ό τη ν μ ε τ α φ ο ρ ά σ χ ετικ ό μ ε γ ά λ ο υ ό γ κ ο υ δ ε δ ο μ έ ν ω ν - υ π ο σ τη ρ ίζει ευ έλ ικ το χ ρ ο ν ισ μ ό (το ο π ο ίο ν σ η μ α ίν ει ό τι η κ ά ρ τ α μ π ο ρ εί ν α ζη τή σ ει π ε ρ ισ σ ό τ ε ρ ό χ ρ ο ν ο γ*α τη ν εκ τελ εσ η μ ία ς εν τ ο λ ή ς ΕΛΕΚΤΟΡ 10/

6 γνωρίζουν το πότε κάποιο προϊόν βρίσκεται σε μία συγκεκριμένη θέση. Με την βοήθεια των ετικετών RFID, είναι δυνατόν να έχουν μία αυτόματη ενημέρωση σχετικά με την παράδοση προϊόντων που βρίσκονται σε παλέτες ή σε κιβώτια. Η συγκεκριμένη διαδικασία διευκολύνει την απογραφή, συντελεί στην αποφυγή των κλοπών, ενώ επίσης βοηθάει στον διαχωρισμό των γνήσιων προϊόντων από τα πλαστά. Στις συγκεκριμένες εφαρμογές, μεγάλη σημασία έχει η μέγιστη δυνατή απόσταση ανίχνευσης καθώς και η ευκολία στην χρήση των συστημάτων. Δεν χρειάζεται σημαντική υπολογιστική διεργασία επί των ετικετών RFID ή διαχείριση μεγάλου όγκου δεδομένων, αλλά όμως απαιτείται η ανάγνωση ενός μεγάλου πλήθους ετικετών σχεδόν ταυτόχρονα. Η ανάγνωση μερικών εκατοντάδων ή ακόμη και χιλιάδων ετικετών σε μία απόσταση μερικών δεκάδων εκατοστών ή μερικών μέτρων (μπορεί να φθάσει και τα 5 μέτρα), μπορεί να γίνει με σχετική ευκολία. Ο τεράστιος όγκος των ετικετών αντισταθμίζεται από μικρούς όγκους δεδομένων (μερικές ψηφιολέξεις) και ένα ρυθμό μεταφοράς δεδομένων της τάξης των kb/s. Η πληροφορία που φέρει η ετικέτα είναι συνήθως ένας αριθμός, ο οποίος σε μία βάση δεδομένων χαρακτηρίζει κάποιο συγκεκριμένο προϊόν. Σε πολλές περιπτώσεις η πρόσβαση στην βάση δεδομένων γίνεται μέσω του διαδικτύου, το οποίον σημαίνει ότι το σύστημα μπορεί εύκολα να λειτουργήσει από το Πεκίνο μέχρι το Σαν Φρανσίσκο. Το νέο πρότυπο Ηλεκτρονικής Κωδικοποίησης Προϊόντων (Electronic Product Code [EPC]) εξασφαλίζει μοναδικούς κωδικούς αριθμούς προϊόντων σε διεθνές επίπεδο, λειτουργώντας κατά κάποιο τρόπο σαν ηλεκτρονικός γραμμικός κώδικας (barcode). Έξυπνες κάρτες Οι προσωπικές κάρτες επιβάλλουν κάποιες διαφορετικές τεχνικές απαιτήσεις. Στην συγκεκριμένη περίπτωση αντί για ετικέτες" αναφέρονται ως έξυπνες κάρτες. Σε μία έξυπνη κάρτα, ο χρήστης θα πρέπει να ξεκινήσει ενεργά μία διαδικασία εγγραφής-ανάγνωσης φέροντας την κάρτα κοντά στον πομποδέκτη. Στην συγκεκριμένη περίπτωση, η μεγάλη ακτίνα λειτουργίας όχι μόνον δεν είναι απαραίτητη, αλλά επί της ουσίας είναι ανεπιθύμητη. Η μη εξουσιοδοτη- Αποτροπή Αναπαραγωγής ; Μ ία τυπ ική ε φ α ρ μ ο γ ή τω ν έξυ π ν ω ν κ α ρ τώ ν χ ω ρ ίς ε π α φ έ ς είν α ι τα σ υ σ τ ή μ α τ α ; : ε λ έ γ χ ο υ π ρ ό σ β α σ η ς, ό π ω ς γ ια π α ρ ά δ ε ιγ μ α α υ τ ά π ο υ χ ρ η σ ιμ ο π ο ιο ύ ν δ ιά φ ο ρ ε ς ί ; ετα ιρ ε ίε ς. Ο κ ά δ ε υ π ά λ λ η λ ο ς π ο υ έχει δ ικ α ίω μ α π ρ ό σ β α σ η ς ο ε κ ά π ο ιο ε λ ε γ - ;! χ ό μ ε ν ο χ ώ ρ ο φ ε ρ ε ι μ ια κ ο ν κ ά ρ δ α η ο π ο ία π εριέχει μ ία έξ υ π ν η κο ρ τα. Π ρ ιν ο ί I υ π ά λ λ η λ ο ς εισ έλ δ ει σ τη ν ε λ ε γ χ ό μ ε ν η π ερ ιο χή, φ έ ρ ε ι τη ν κ ά ρ τ α μ π ρ ο σ τά σ τ ο ν I ; α ν α γ ν ώ σ τη, ο ο π ο ίο ς α φ ο ύ α ν α γ ν ω ρ ίσ ε ι τα δ ε δ ο μ έ ν α α π ε λ ε υ θ ε ρ ώ ν ε ι τη ν ε ί- ; I σ ο δ ο. ; Τ α δ ε δ ο μ έ ν α μ ε τ α ξ ύ τη κ ά ρ τ α ς και τ ο υ α ν α γ ν ώ σ τη εκ π έμ π ο ν τα ι σ ε κ ω δ ικ ο π ο ι- ί ; η μ έ ν η μ ο ρ φ ή. Σ ε κ ά θ ε ό μ ω ς δ ιέ λ ευ σ η υ π ά ρ χ ει και έ ν α δ ια φ ο ρ ε τ ικ ό "κλειδί" τ ο ί ί ο π ο ίο α π ο τρ έπ ει τη ν δ υ ν α τ ό τ η τ α α π λ ή ς κ α τ α γ ρ α φ ή ς τω ν εκ π εμ π ό μ ενω ν δ ε δ ο - ; ; μ έν ω ν και α ν α π α ρ α γ ω γ ή ς τ ο υ ς με σ κ ο π ό ν α π α ρ α β ια σ τεί η ε ίσ ο δ ο ς (π α ρ α β ία σ η ; ί μ έσ ω α ν α π α ρ α γ ω γ ή ς ). ί Σ τη ν μ έ θ ο δ ο "α μ ο ιβ α ία ς α ν α γ ν ώ ρ ισ η ς τρ ιώ ν βη μ άτω ν", επ ιβεβ αιώ νεται η ο ρ - ί ; θ ό τ η τ α τ ο υ μ υ σ τικ ο ύ κ λ ειδ ιο ύ γ ια ν α δ η μ ιο υ ρ γ η θ ε ί σ τη ν σ υ ν έ χ ε ια έ ν α κλειδί ; ί δ ιέ λ ε υ σ η ς. Τ ο σ ύ σ τ η μ α λ ε ιτ ο υ ρ γ ε ί ω ς εξή ς : 1) Η κ ά ρ τ α π α ρ ά γ ει έ ν α τ υ χ α ίο α ρ ιθ μ ό RndB, ο ο π ο ίο ς κ ρ υ π τ ο γ ρ α φ ε ίτ α ι μ ε τη ν ί ; β ο ή θ ε ια τ ο υ μ υ σ τικ ο ύ κ λ ειδ ιο ύ και α π ο σ τέλ λ ετα ι π ρ ο ς τ ο ν α ν α γ ν ώ σ τη. ; 2 ) Σ τη ν π ερίπ τω ση ό π ο υ ο α ν α γ ν ώ σ τ η ς χ ρ η σ ιμ ο π ο ιεί τ ο ίδ ιο μ υ σ τικ ό κλειδί, ί I η α π ο κ ρ υ π τ ο γ ρ ά φ η σ η σ ε α υ τ ό ν δ η μ ιο υ ρ γ ε ί τ ο ν ίδ ιο τ υ χ α ίο α ρ ιθ μ ό RndB. Ο ί ; α π ο κ ρ υ π τ ο γ ρ α φ η μ έ ν ο ς α ρ ιθ μ ό ς RndB α ν α δ ο μ ε ίτ α ι γ ια ν α σ χ η μ α τίσ ει τ ο ν RndB*. ί Σ τη ν σ υ ν έ χ ε ια ο RndB" μ α ζί μ ε έ ν α R n da κ ρ υ π τ ο γ ρ α φ ο ύ ν τ α ι και α π ο σ τέλ λ ο ν τ α ι j ί π ρ ο ς τη ν κ ά ρ τα. ί 3 ) Η κ ά ρ τ α α ν α κ τ ά τ ο υ ς δ ύ ο τ υ χ α ίο υ ς α ρ ιθ μ ο ύ ς μ έσ ω α π ο κ ρ υ π τ ο γ ρ ά φ η σ η ς : ί και α ν α σ τ ρ έ φ ε ι τη ν α ν α δ ό μ η σ η τ ο υ RndB. Ε ά ν το α π ο τέλ ε σ μ α είν α ι το ίδ ιο με ; ί τ ο ν τ υ χ α ίο α ρ ιθ μ ό π ο υ είχε α ρ χ ικ ά δ η μ ιο υ ρ γ ή σ ε ι η κ ά ρ τα, τ α κ λ ειδ ιά π ο υ χ ρ η - ί ; σ ιμ ο π ο ιο ύ ν η κ ά ρ τ α και ο α ν α γ ν ώ σ τ η ς π ρέπ ει ν α είν α ι τ α ίδ ια. Σ τη ν σ υ ν έ χ ε ια! ; η κ ά ρ τ α α ν α δ ο μ ε ί τ ο ν R n da γ ια ν α δ η μ ιο υ ρ γ ή σ ε ι τ ο ν R n d A *, τ ο ν ο π ο ίο σ τέλ ν ει ; πίσω σ τ ο ν α ν α γ ν ώ σ τη. ί 4 ) Ο α ν α γ ν ώ σ τ η ς τώ ρ α είν α ι σε θ έ σ η ν α α π ο κ ρ υ π τ ο γ ρ α φ ή σ ε ι τ ο ν R n da * και : I ν α τ ο ν μ ε τ α τρ έ ψ ε ι σ τ ο ν RndA, γ ια ν α δ ια π ισ τώ σ ει τη ν ο ρ θ ό τ η τ α τ ο υ κ λ ειδ ιο ύ : ί π ο υ χ ρ η σ ιμ ο π ο ίη σ ε η κ ά ρ τα. Ε αν και η τε λ ε υ τα ία α υ τή δ ο κ ιμ ή είν α ι επ ιτυ χ ή ς, ο ί ; α ν α γ ν ώ σ τ η ς είν α ι σ ε θ έ σ η ν α γ ν ω ρ ίζει ό τι και η κ ά ρ τ α είν α ι γ ν ή σ ια. ί Μ ε τ ά λ ο ιπ ό ν α π ό τη ν π α ρ α π ά ν ω δ ια δ ικ α σ ία εξα κ ρ ίβ ω σ η ς, και τα δ ύ ο μ έ ρ η είν α ι ί j σ ε θ έ σ η ν α γ ν ω ρ ίζ ο υ ν ό τι χ ρ η σ ιμ ο π ο ιο ύ ν τ ο ίδ ιο κλειδί, έσ τω και ε ά ν τ ο κλειδί ; ί π ο τέ δ ε ν ε κ π έμ φ θ η κ ε α π ό κ α ν έν α. Α π ό τ ο υ ς τ υ χ α ίο υ ς α ρ ιθ μ ο ύ ς μ π ο ρ εί ν α δ η - ί ί μ ιο υ ρ γ η θ ε ί π λ έο ν έ ν α π ρ ο σ ω ρ ιν ό κλειδί επ ικ ο ιν ω ν ία ς, τ ο ο π ο ίο θ α είν α ι γ ν ω σ τό ; ; μ ό ν ο ν σ τ ο ν α ν α γ ν ώ σ τη και τη ν κ α ρ τ α α φ ο ύ μ ε τ α δ ό θ η κ ε σ ε κ ρ υ π τ ο γ ρ α φ η μ έ ν η ί I μ ο ρ φ ή. Τ ο σ υ γ κ ε κ ρ ιμ έ ν ο κλειδί επ ικ ο ιν ω ν ία ς θ α χ ρ η σ ιμ ο π ο ιη θ ε ί σ τη ν σ υ ν έ χ ε ια ί γ ια τη ν κ ρ υ π τ ο γ ρ ά φ η σ η τω ν δ ε δ ο μ έ ν ω ν π ο υ θ α α ν τ α λ λ ά ξ ο υ ν ο ι δ ύ ο μ ο ν ά δ ε ς ; ί σ τη ν ε ξ έ λ ιξ η τη ς επ ικ ο ιν ω ν ία ς τ ο υ ς. Τ ο π λ εο ν έκ τη μ α τ ο υ εν λ ό γ ω κ λ ειδ ιο ύ είν α ι ί ; ό τι β α σ ίζετα ι σ ε τ υ χ α ίο υ ς α ρ ιθ μ ο ύ ς, τ ο ο π ο ίο σ η μ α ίν ει ό τι γ ια κ ά θ ε επ ικοινω νία ; ; χ ρ η σ ιμ ο π ο ιείτα ι έ ν α ν έ ο κλειδί. Η δ ια δ ικ α σ ία α υ τή π α ρ έχ ει μ ία α π ο τε λ εσ μ α τικ ή : ί π ρ ο σ τ α σ ία έ ν α ν τι τω ν π α ρ α β ιά σ ε ω ν α ν α π α ρ α γ ω γ ή ς Διευδύνσεις στο διαδίκτυο Ε φ α ρ μ ο γ έ ς τ η ς κ ά ρ τ α ς RFID σ ε ό λ ο τ ο ν κ ό σ μ ο : ; w w w.m if a r e.n e t /n e w s /# p r e s s ; Ε ισ ιτή ρ ιο τ ο υ Π α γ κ ο σ μ ίο υ Κ υ π έ λ λ ο υ μ ε ο λ ο κ λ η ρ ω μ έ ν α RFID: ί w w w.e le k to r -e le c tr o n lc s.c o.u k /D e fa u lt. a s p x? ta b id = 2 7 & a r t= 5 3 Ο 4 8 8<ΡΝ=Οη ί Τ ε χ ν ικ έ ς λ ε π τ ο μ έ ρ ε ιε ς γ ια τ α η λ ε κ τ ρ ο ν ικ ά δ ια β α τ ή ρ ια : ; w w w.e le k to r -e le c tr o n ic s.c o.u k /D e fa u lt.a s p x? ta b id = :a r t= (P N = O n ί lo l RFID: ; w w w.e le k to r -e le c tr o n ic s.c o.u k /D e fa u lt.a s p x? ta b id = :a r t= & P N = O n ί Ε φ α ρ μ ο γ έ ς τω ν DES Τ ρ ιπ λ ο ύ DES: e n.w ik ip e d ia.o r g /w ik i/t r ip le _ D e s 1 6 ΕΛΕΚΤΟΡ 10/2006

7 Σχήμα 4. Τα πλεονέκτημα της τεχνολογίας RFID αναδεικνύονται στην περίπτωση των αναλώσιμων προϊόντων, όπου επιταχύνονται οι διαδικασίες μεταφοράς. μόνη ανάγνωση της κάρτας μπορεί να αποτραπεί από το στάδιο της σχεδίασης, περιορίζοντας κατά το δυνατόν την ακτίνα ανίχνευσης της κάρτας. Το πρότυπο που περιγράφει το ενδιάμεσο για τις έξυπνες κάρτες χωρίς επαφές (ISO/IEC 14443), καθορίζει τις τεχνικές παραμέτρους έτσι ώστε η μέγιστη δυνατή ακτίνα ανίχνευσης να περιορίζεται στα 10 οπι (δείτε το ένθετο άρθρο). Στις κάρτες όμως αυτές, ενδέχεται να απαιτείται η ανταλλαγή μεγάλου όγκου δεδομένων (μέχρι και αρκετά Kb), οπότε επιβάλλεται και η αντίστοιχη ασφάλεια κατά την ανταλλαγή των δεδομένων. Το ενδιάμεσο χωρίς επαφές είναι σχεδιασμένο με τέτοιο τρόπο, ώστε να παρέχεται ενέργεια στους μικροελεγκτές που είναι ενσωματωμένοι στις έξυπνες κάρτες και να επιτυγχάνεται η μεταφορά μεγάλου όγκου δεδομένων με ρυθμούς μεταφοράς που φθάνουν μέχρι τις εκατοντάδες KB/s. Παραδείγματα ανάλογων εφαρμογών είναι το νέο ηλεκτρονικό διαβατήριο (δείτε τους συνδέσμους στο διαδίκτυο) και τα ηλεκτρονικά εισιτήρια για τα τοπικά μέσα μαζικής μεταφοράς, όπως είναι το σύστημα Oyster στον υπόγειο του Λονδίνου). Ποια συχνότητα για τι; Οι έξυπνες κάρτες χωρίς επαφές λειτουργούν γενικά στα 13,56 MHz και συμφωνούν με το πρότυπο ISO/IEC (δείτε το ένθετο άρθρο). Η τεχνολογία Mifare που περιγράφεται στην κατασκευή αναγνώστη RFID σε άλλο σημείο του περιοδικού, είναι η πλέον συνήθης τεχνολογία που χρησιμοποιείται για εφαρμογές έξυπνων καρτών RFID σε παγκόσμια κλίμακα. Η επιλογή της κατάλληλης συχνότητας είναι αρκετά σύνθετη διαδικασία. Οπως φαίνεται και από τον πίνακα, στις διάφορες συχνότητες υπάρχουν διαφορετικοί παράγοντες οι οποίοι εμπλέκονται. Στις χαμηλές συχνότητες η επίδραση του νερού είναι αμελητέα, αλλά αυξάνει σημαντικά στις υψηλότερες συχνότητες. Δεδομένου ότι για παράδειγμα στα 2,5 GHz το νερό απορροφά σημαντικά ποσά ενέργειας, για συστήματα τα οποία αναμένεται να λειτουργήσουν σε συνθήκες υψηλής σχετικής υγρασίας, είναι καλύτερα να επιλέξουμε την συχνότητα των 135 ΚΗζ. Σε ένα μεταλλικό περιβάλλον όπως είναι οι ετικέτες RFID για μεταλλικά βαρέλια μπύρας, είναι προτιμότερη η χρήση μίας χαμηλής συχνότητας, ή η σχεδίαση μίας ετικέτας στα UHF με την κατάλληλη όμως κεραία. Η σχεδίαση της κεραίας για ετικέτες που χρησιμοποιούν επαγωγική σύζευξη είναι ευκολότερη Γ λ ω σ σ ά ρ ι R F ID T a g g in g Η α ν ίχ ν ευ σ η ετικετώ ν (συμπ εριλαμβανομένω ν ετικετώ ν RFID) UHF Υπέρ Υ ψ η λές Σ υ χ ν ό τη τες (Ultra H igh F re q u e n cy): σ τη ν σ υ γ κ εκ ρ ιμ έν η περίπτω ση σ υ χ ν ό τη τες σ τη ν π ερ ιο χή khz. ISO Δ ιεθ ν ή ς Ο ρ γ α ν ισ μ ό ς Τ υπ οπ οίησης (In te rn a tio n a l O rg a n iz a tio n fo r S ta n d a rd iz a tio n ) E a ve sd rop p in g Ανεπιθύμητη υποκοπή επικοινω νιώ ν RFID. I EC Δ ιεθ ν ή ς Η λεκτροτεχ νική Επιτροπή (In te rn a tio n a l E le c tro te c h n ic a l C o m m issio n ) S kim m ing Α νεπ ιθ ύ μ ητη χ ρ ή σ η ετικετώ ν RFID ή έξυπ νω ν κα ρ τώ ν χω ρίς επ αφές ISO/IEC l 4443 Δ ιεθ ν ές Π ρ ό τυ π ο γ ια τη ν δ ιεπ α φ ή χω ρίς επ α φ ές έξυπ νω ν κα ρ τώ ν, με μ έγισ τη α κ τίν α α ν ίχ ν ευ σ η ς 10 c m και σ υχνότητα στα 13,56 MHz. Π α ρ α β ία σ η μ έσ ω α ν α π α ρ α γ ω γ ή ς Μ η ε ξ ο υ σ ιο δ ο τη μ έ ν η σ υ ν α λ λ α γ ή δ η μ ιο υ ρ γ ο ύ μ ε ν η α π ό την α ν α π α ρ α γ ω γ ή π ρ ο η γ ο ύ μ εν η ς εκπ ομπ ής η ο π ο ία κ α τε γ ρ ά φ η μέσω "e a v e s d ro p p in g " PCD Σ υσ κευή Ζ εύ ξη ς με Π ρ ο σ έγ γ ισ η (P ro xim ity C o u p lin g D e v ic e ): έ ν α ς π ομ π ο δ έκτη ς γ ια έξυ π νες κ ά ρ τες χω ρίς επ α φ ές (σ υ μ β α τό ς με το π ρότυ π ο ISO/ IEC 14443) Τ ρ ο π ο π ο ιη μ έν η κ ω δ ικ ο π ο ίη σ η M ille r Κ ω δικοπ οίηση κ α τά θ έσ η π α λμού, σ τη ν ο π ο ία σ υ γ κ εκ ρ ιμ έν ο ι π αλμοί έχ ο υ ν π α ρ α λ η φ θ εί γ ια ε ξ ο ικ ο ν ό μ η σ η εν έ ρ γ ε ια ς PICC Κ ά ρ τα π ρ ο σ έ γ γ ισ η ς με ο λ ο κ λ η ρ ω μ έ ν ο (P roxim ity C h ip C a rd): μ ία έξυπ νη κ ά ρ τα χω ρίς επ α φ ές (συμβατή με το π ρότυπ ο ISO/IEC 14443) DES Π ρ ό τυ π ο Κ ρ υ π το γ ρ ά φ η σ η ς Δ εδ ο μ έν ω ν (D a ta E n c ry p tio n S ta n d a rd ): μία σ υ μ μ ετρ ική μ έ θ ο δ ο ς κ ρ υ π το γ ρ ά φ η σ η ς γ ια π ακέτα δ εδ ο μ έν ω ν 8 ψ η φ ιο λ έξεω ν με μ ή κ ο ς κ λ ειδ ιο ύ 56 ψ η φ ία (8 ψ η φ ιο λ έ ξ εις χω ρίς ψ η φ ία ισ ο τιμ ία ς ). Δ είτε το ν σ ύ ν δ εσ μ ο σ το δ ια δ ίκ τυ ο. ISO/IEC l 5693 Δ ιεθ ν ές Π ρ ό τυπ ο γ ια τη ν δ ιεπ α φ ή χ ω ρ ίς επ α φ ές ετικετώ ν, με μέγισ τη α κ τίν α α ν ίχ ν ευ σ η ς 1 5 m και σ υ χ ν ό τη τα σ τα 13,56 ΜΗζ. 3-DES, Μ ία τυ π ο π ο ιη μ ένη μ έ θ ο δ ο ς κ ρ υ π το γ ρ ά φ η σ η ς α π ο τελ ο υ μ εν η απ ό τρ ε ις β ρ ό γ χ ο υ ς DES με σ κο π ο τη ν α υ ξη μ έν η α σ φ ά λεια. Εδώ το κλειδί είναι 112 ή 168 ψ η φ ία. Δ είτε τ ο ν σ ύ ν δ εσ μ ο σ το διαδίκτυο. Ε λ ΕΚΤΟΡ 10/

8 σε σχέση με αυτή των ετικετών υψηλών συχνοτήτων. Από την άλλη, οι ετικέτες UHF παρουσιάζουν μεγαλύτερη ακτίνα ανίχνευσης, η οποία μπορεί να περιοριστεί ουσιαστικά μόνον μέσω θωράκισης. Εννοείται βέβαια ότι το πλήθος των ετικετών που μπορούν να αναγνωστούν το δευτερόλεπτο είναι μεγαλύτερο για ετικέτες που λειτουργούν σε υψηλές συχνότητες, λόγω του μεγαλύτερου διαθέσιμου εύρους ζώνης. Ασφάλεια Πριν ένα σύστημα δοθεί σε λειτουργία, θα πρέπει να έχουν μελετηθεί με προσοχή η ασφάλεια του ίδιου του συστήματος αλλά και των δεδομένων. Οι απαιτήσεις βέβαια εξαρτώνται και από την φύση της εφαρμογής. Σε ένα σύστημα για παράδειγμα που χρησιμοποιεί ετικέτες RFID επάνω σε αντικείμενα, οι οποίες ετικέτες στην απλούστερη περίπτωση αντικαθιστούν τον γραμμικό κώδικα, αρκεί η ασφάλεια που προβλέπεται για τους γραμμικούς κώδικες (αλλά σίγουρα όχι λιγότερη!). Τα δεδομένα αποθηκεύονται σύμφωνα με κάποιο πρότυπο και είναι δυνατόν να διαθέτουν και προστασία κατά της εγγραφής. Παρ' όλα αυτά βέβαια, οποιοσδήποτε έχει πρόσβαση στην ετικέτα είναι σε θέση να διαβάσει ή να αντιγράψει τα αποθηκευμένα δεδομένα, όπως ακριβώς συμβαίνει και με τον γραμμικό κώδικα. Σε αντίθεση όμως με τα συστήματα γραμμικού κώδικα, η ασφάλεια και λειτουργικότητα των συστημάτων RFID είναι πολύ εύκολο να επεκταθεί. Το πρώτο βήμα αφορά την προστασία έναντι αντιγραφής των δεδομένων. Ένας τρόπος για να επιτευχθεί αυτό είναι να αποδοθεί σε κάθε ετικέτα RFID ένας μοναδικός αριθμός ταυτοποίησης (unique identification number [UID]). Ο συγκεκριμένος αριθμός UID αποθηκεύεται από τον κατασκευαστή του ολοκληρωμένου στην μνήμη της ετικέτας RFID χωρίς δυνατότητα τροποποίησης, παρέχοντας με τον τρόπο αυτό μία βασική προστασία έναντι αντιγραφής. Μυστικά κλειδιά Το επόμενο βήμα είναι η χρήση μίας παρόμοιας μεθόδου για την προστασία κάποιας εγγράψιμης (ή επαν-εγγράψιμης) περιοχής μνήμης από κακόβουλη χρήση. Εδώ ο αριθμός UID χρησιμοποιείται για την δημιουργία ενός μυστικού κλειδιού που είναι ξεχωριστό για κάθε ολοκληρωμένο, και το οποίο εξυπηρετεί στην κρυπτογράφηση των δεδομένων. Για να μπορέσει να διαβάσει ο χρήστης τα δεδομένα που είναι αποθηκευμένα σε μία τέτοια ετικέτα χρειάζεται απαραιτήτως τα ακόλουθα: τον αριθμό UID ένα μυστικό κλειδί γνώση της χρησιμοποιούμενης μεθόδου κρυπτογράφησης Άλλες μέθοδοι προστασίας των δεδομένων περιλαμβάνουν την χρήση κωδικών λέξεων (password) και αποκλειστικές διαδικασίες κρυπτογράφησης των δεδομένων της ετικέτας αλλά και των εκπεμπόμενων δεδομένων. Παρότι σε τεχνικό επίπεδο υπάρχουν πολύ πιο σύνθετες διαδικασίες προστασίας, συνήθως δεν χρησιμοποιούνται σε απλά συστήματα για να μην ανέβει πολύ το κόστος. Ασφαλή δεδομένα Οι έξυπνες κάρτες απαιτούν κατά κανόνα σχετικά υψηλή στάθμη ασφάλειας διότι σε αυτές αποθηκεύονται σημαντικά προσωπικά (όπως το διαβατήριο) ή οικονομικά (όπως οι τραπεζικές κάρτες) δεδομένα. Τα επίπεδα ασφάλειας που είναι δυνατόν να επιτευχθούν, είναι τα ίδια τόσο στις έξυπνες κάρτες χωρίς επαφές, όσο και αυτές με επαφές. Το πρώτο βέβαια βήμα αφορά την προστασία των εκπεμπόμενων δεδομένων. Για τον σκοπό αυτό υπάρχουν διάφορα πρότυπα, όπου ο βαθμός ασφαλείας εξαρτάται από το μήκος του κλειδιού. Με απλά λόγια, το μήκος του κλειδιού αντιστοιχεί στο στατιστικό πλήθος ανεπιτυχών δοκιμών εντοπισμού ενός μυστικού κλειδιού. Στην περίπτωση του αλγορίθμου DES όπου το κλειδί έχεις μήκος οκτώ ψηφιολέξεις και για το κλείδωμα χρησιμοποιούνται μόνον 56 ψηφία, το μοναδικό κλειδί αποτελεί ένα από τα δισεκατομμύριο πιθανά κλειδιά. Ο παραπάνω αριθμός μπορεί να ακούγεται πολύ μεγάλος, αλλά στην εποχή των δικτυωμένων υπολογιστικών συστημάτων υπάρχουν πολλές εφαρμογές για τις οποίες η παρεχόμενη ασφάλεια δεν θεωρείται επαρκής. Οι εναλλακτικές λύσεις είναι να χρησιμοποιηθεί μεγαλύτερο κλειδί όπως στα 112 ψηφία με τριπλό DES, ή να επιλεγεί κάποια διαφορετική μέθοδος κρυπτογράφησης. Και στην περίπτωση αυτή, το κόστος λειτουργεί εις βάρος της ασφάλειας, και για τον λόγο αυτό υπάρχουν πολλές διαφορετικές απόψεις. Η ασφάλεια βέβαια ενός συστήματος αποτελεί την συνισταμένη πολλών παραμέτρων, και στο σύνολό της εξαρτάται από τον πλέον αδύναμο κρίκο του συστήματος. Δεν έχει λοιπόν τόσο μεγάλη σημασία η αυξημένη κρυπτογράφηση των δεδομένων που είναι αποθηκευμένα στην κάρτα, εάν υπάρχει δυνατότητα υποκλοπής κάποιας επικοινωνίας και εξομοίωσης αυτής στην συνέχεια. Υπάρχουν βέβαια κάποιες αποτελεσματικές μέθοδοι προστασίας από αυτόν ή άλλους παρόμοιους κινδύνους (δείτε το ένθετο Αποτροπή Αναπαραγωγής"). Οι υποκλοπές ειδικά σε ασύρματες ζεύξεις πάντα θα υπάρχουν. Οσο για τα ασφαλή διαβατήρια κάποιος πριν λίγες ημέρες απέδειξε ότι είναι εύκολο να υποκλέψεις τα δεδομένα. Μια κάποια ασφάλεια δίνει η θήκη που περιέχει σαν περίβλημα αλουμίνιο ή άλλο μεταλικό φύλλο. ( ) 1 8 ΕΛΕΚΤΟΡ 10/2006

9 Ανεμογεννήτριες Τους τελευταίους μήνες πολύς λόγος γίνεται για τις εγκαταστάσεις ανεμογεννητριών σε όλη την χώρα. Ο νόμος που ψηφίσθηκε στο τέλος Ιουνίου του 2006 δίνει αρκετές δυνατότητες ακόμα και επιδοτήσεις για τέτοιου είδους εγκαταστάσεις. Έτσι πολλές εταιρείες έσπευσαν να καταθέσουν αιτήσεις για την δημιουργία αιολικών πάρκων σε όλη την Ελλάδα. Οι μέχρις στιγμής αιτήσεις ξεπερνούν τα MW. Αυτή η ισχύς για μια χώρα σαν την Ελλάδα θεωρείται όχι μόνο μεγάλη αλλά αγγίζει τα όρια του υπερβολικού. Εάν λάβουμε υπόψιν μας ότι η συνολική εγκατεστημένη ισχύς στην Ελλάδα είναι της τάξης των MW και χρειάσθηκαν αρκετές δεκαετίες για να φθάσουμε έως εκεί, δημιουργούντας θερμοηλεκτρικούς και υδροηλεκτρικούς σταθμούς σε όλη την χώρα όπως στην Πτολεμαίδα, την Καρδιά, την Μεγαλόπολη, το Λαύριο, στο Καστράκι στον Λάδωνα κ.λ.π. καταλαβαίνει κανείς ότι αυτά τα 8 GW που όπως ισχυρίζονται οι ενδιαφερόμενες εταιρείες θα έχουν εγκατασταθεί έως το 2010 είναι από τεχνοοικονομικής απόψεως σχεδόν άπιαστος στόχος. Εκτός βέβαια από τα τεχνοοικονομικά κριτήρια έχουμε και λόγους περιβάλλοντος οι οποίοι θα καθυστερήσουν ή δεν θα επιτρέψουν να γίνουν αυτά τα έργα, όσο και αν αυτό φαίνεται παράξενο.,α πλεονεκτήματα των ανεμογεννητριών : χωρίς την εκπομπή καυϋν αγ0τ7τσ ρεύμα αυτό είναι σχεδόν δωρεάν εάν έχουν αποσβέσει τα έξοδα κατασκευής και εγκατάστασεις τους. Η ζωή μίας ανεμογεννήτριας υπολογίζεται στα 20 έως 30 χρόνια. Μετά θα πρέπει να αποξηλωθεί και να αποκατασταθεί το περιβάλλον. Σήμερα έχουν επικρατήσει οι ανεμογεννήτριες οριζοντίου άξονα με τρία πτερύγια. Η ισχύς των ανεμογεννητριών αρχίζει από λίγες εκατοντάδες βατ και φτάνει σήμερα μέχρι τα 3 MW με προοπτική να ανεβεί έως και τα 7 MW. Ο λόγος που αυξάνεται η ισχύς είναι ότι όσο μεγαλύτερη είναι τόσο τα έξοδα εγκατάστασης και κατασκευής είναι μικρότερα και επομένως πιό συμφέρουσα. Η φτερωτή μιας ανεμογεννήτριας των 3,6 MW έχει διάμετρο 140 μέτρα και συνολικό ύψος 170 μέτρα. Αυτό σημαίνει ότι θα είναι πολύ υψηλότερη από τους συνηθισμένους λόφους. Όταν δε περιστρέφεται η φτερωτή, θα καλύπτει επιφάνεια πάνω από 15 στρέμματα. Αυτά βέβαια τα περιστρεφόμενα τέ ρατα κανείς δεν θέλει να τα έχει κοντά του. Έτσι αποφασίσθηκε από μερικές χώρες που έχουν αβαθής θάλασσες (π.χ. στη Βόρεια θάλασσα) όπως Ολλανδία, Δανία, Μ. Βρετανία να εγκαταστήσουν αιολικά πάρκα μέσα σε αυτή. Παρόλα αυτά άρχισαν να διαμαρτύρονται έντονα οι κάτοικοι των παραθαλάσσιων περιοχών οι οποίοι δεν ήθελαν να βλέπουν ένα δάσος από ανεμογεννήτριες μπροστά τους αντί για την θάλασσα. Έτσι έχουν αρχίσει να γίνονται σκέψεις να τις απομακρύνουν και να τις εγκαταστήσουν σε πολύ μεγαλύτερη απόσταση ώστε να μην είναι ορατές. Αυτό όμως σημαίνει πολύ μεγάλες δυσκολίες επειδή τα νερά εκεί είναι βαθιά. Μιά λύση επεξεργάζεται ο Π.Σκλαβούνος καθηγητής στο Μ.Ι.Τ. της Αμερικής, μηχανολόγος και ναυπηγός. Η λύση φαίνεται ότι μοιάζει με τις σύγχρονες πλατφόρμες πετρελαίου. Οι ανεμογεννήτριες θα τοποθετούνται πάνω σε μεγάλους κυλίνδρους το κάτω μέρος των οποίων θα είναι αρκετά βαρύτερο ώστε αυτοί να επιπλέουν σχεδόν όρθιοι. Όταν τοποθετηθεί η ανεμογεννητρια αυτοί θα βυθιστούν εξ' ολοκλήρου μέσα στο νερό μαζί με ένα μέρος του ιστού. Η αγκύρωση θα γίνει με συρματόσχοινα στο βυθό της θάλασσας. Μέχρι τώρα θεωρητικά το σύστημα φαίνεται ότι λειτουργεί. Απομένε. ομ_ς το βασικότερο που είναι το πως θα συμπεριφερθεί σε πραγματικές καταστάσεις. ΕΛΕΚΤΟΡ 10/

10 Συσκευή ανάγνωσης και εγγραφής RFID Κατάλληλη για κάρτες Mifare και ISO Από τον Gerhard Schalk Οι κάρτες RFID γίνονται όλο και πιο δημοφιλείς, κυρίως στους χώρους όπου μέχρι τώρα κυριαρχούσαν τα συστήματα ραβδωτού κώδικα (barcode) και οι έξυπνες κάρτες. Η παρουσία τους ανοίγει καινούργιους ορίζοντες σε πολλές διαφορετικές εφαρμογές όπως π,χ, στη χρήση τους σε κάρτες ταξιδίων ή τραπεζικά έγγραφα. Το Ελέκτορ, το σημαντικότερο ίσως, από όλα τα Ευρωπαϊκά περιοδικό σύγχρονης ηλεκτρονικής δεν 9α μπορούσε να αδιαφορήσει γι' αυτές τις εξελίξεις. Έτσι, στο παρόν τεύχος παρουσιάζει έναν πλήρη Αναγνώστη / Εγγραφέα καρτών RFIDκατάλληλο για οποιαδήποτε εφαρμογή. Αρκεί οι κάρτες που θα χρησιμοποιηθούν να είναι συμβατές με Mifare και με το διεθνές πρότυπο ISO ' e k t u u t Munich,,hls ford! / / \\ I eklor«w rfid I I U Y \. R FID Από τη στιγμή που αποφασίσαμε να σχεδιάσουμε έναν Αναγνώστη καρτών ειδικά για τους αναγνώστες του Ελέκτορ, θα έπρεπε να τον κάνουμε όσο το δυνατόν πιο ευέλικτο και ευπροσάρμοστο γινόταν. Θα ήταν λοιπόν σκόπιμο να μπορούσε π.χ. να συνεργάζεται άμεσα και αξιόπιστα με έναν PC (σύνδεση μέσω θύρας USB), ενώ ταυτόχρονα να τα κατάφερνε το ίδιο καλά και σαν αυτόνομη συσκευή (μέσω μιας συνηθισμένης οθόνης LCD). Καλό θα ήταν επίσης, να συνοδευόταν από ένα απλό πρόγραμμα (όπως π.χ. το Mifare Magic) που δεν θα βάρυνε' τον υπολογιστή με περιττά αρ

11 Χαρακτηριστικά Α ν α γ ν ώ σ τ η ς κ α ρ τ ώ ν RFID - Α ν α γ ν ώ σ τη ς μ ικ ρ ή ς εμ β έ λ εια ς γ ια κ ά ρ τ ε ς RFID 1 3,5 6 M H z - Σ υ μ β α τ ό ς μ ε κ ά ρ τ ε ς M ifa r e και ISO Επιτρέπει τη ν α ν ά γ ν ω σ η και τη ν ε γ γ ρ α φ ή τω ν κ α ρ τώ ν - Υ π ο σ τή ρ ιξη δ ια ύ λ ο υ USB γ ια τη ν δ ια σ ύ ν δ ε σ η μ ε τ ο ν PC - Ε τ ο ιμ ο ς γ ια χ ρ ή σ η χ ω ρ ίς επ ιπ λέο ν π ρ ο γ ρ α μ μ α τ ισ μ ό - Δ ω ρ ε ά ν δ ια θ έ σ ιμ ο λ ο γ ισ μ ικ ό γ ια PC - Α υτόνομη λειτουργία μέσω της ο θ ό ν η ς LCD (φορητη συσκευή) - Β α σ ίζετα ι σε ε ξ ε ιδ ικ ε υ μ έ ν ο ο λ ο κ λ η ρ ω μ έ ν ο κ ύ κ λω μ α ε λ έ γ χ ο υ κ α ρ τώ ν RFID CMF R C ) - Χ ρ ή σ η μ ικ ρ ο ελ εγ κ τή ; - Υ π ο σ τη ρ ίζει δ ια σ υ ν δ έ σ ε ις μ έσ ω δ ια ύ λ ω ν PC και SPI - Δ ια θ έ τ ε ι 8 α κ ίδ ε ς ε ισ ό δ ο υ / ε ξ ό δ ο υ γ εν ικ ή ς χ ρ ή σ η ς - Π ρ ο σ τ α τ ε υ μ έ ν η έ ξ ο δ ο ς - Η π λ α κ ετα δ ια τ ίθ ε τ α ι σ υ ν α ρ μ ο λ ο γ η μ έ ν η και ελ ε γ μ έ ν η (π εριέχει ε ξ α ρ τ ή μ α τ α Ε π ιφ α ν εια κ ή ς Σ τ ή ρ ιξ η ς, SM D ) - Π ρ ο σ α ρ μ ό ζ ε τ α ι εύ κ ο λ α σ τις εκ α σ το τε α ν α γ κ ε ς τ ο υ χρηστπ - Π ο ικ ιλ ία ερ γ α λ ε ίω ν λ ο γ ισ μ ικ ο ύ γ ια τη ν α ν ά π τ υ ξη ε φ α ρ μ ο γ ώ ν. Ολοκληρωμένο MF RC Ε ξ ά ρ τ η μ α υ ψ η λ ή ς ο λ ο κ λ ή ρ ω σ η ς ε ξ ε ιδ ικ ε υ μ έ ν ο σ τη ν α ν ά γ ν ω σ η / ε γ γ ρ α φ ή κ α ρ τώ ν M ifa r e και ISO Υ π ο σ τη ρ ίζει μ ε τ ά δ ο σ η δ ε δ ο μ έ ν ω ν χ ω ρ ίς γ α λ β α ν ικ ή επ α φ ή μ ε τ α χ ύ τη τε ς 1 0 ό K b it/s e c, K b it/s e c ή K b it/s e c - Ε μ β έλεια 5 0 m m (εξα ρ τ ώ μ ε ν η α π ό τη ν κ ε ρ α ία ) - Κ ύ κλω μ α κ ρ υ π τ ο γ ρ ά φ η σ η ς M ifa r e C la s s ic - Ε ν σ ω μ α τω μ έ ν ο UART π ρ ο γ ρ α μ μ α τ ιζ ό μ ε ν ο μ έσ ω τω ν δ ια ύ λ ω ν P C ή SPI - Μ ν ή μ η σ ω ρ ο ύ εκ π ο μ π ή ς / λ ή ψ η ς τύ π ο υ F IF O χ ω ρ η τικ ό τη τα ς 6 4 b y t e - Π ρ ο γ ρ α μ μ α τ ιζ ό μ ε ν ο ς μ ετρ η τή ς - Ε σ ω τερ ικ ό ς δ ια ιρ έ τ η ς μ ε δ υ ν α τ ό τ η τ α χ ρ ή σ η ς κ ρ υ σ τ ά λ λ ο υ 2 7,1 2 M H z χεία προβληματίζοντας το χρήστη του. Το πρόγραμμα Mifare Magic συνεργάζεται άψογα με μια μεγάλη ποικιλία καρτών τύπου Mifare που λειτουργούν στους 13,56 MHz, ανάμεσα στις οποίες ξεχωρίζουν οι Mifare Ultralight, Mifare 1Κ και Mifare 4Κ της Philips. Μια από τις πιο βολικές λειτουργίες του προγράμματος αφορά στην ευκολία αποστολής στην κάρτα που βρίσκεται στην εμβέλεια του Αναγνώστη συγκεκριμένων εντολών ικανών να προσδιορίσουν με ακρίβεια τον τύπο της κάρτας. Και αυτό μόνο με μερικά κλικ πάνω στα εικονικά πλήκτρα του βασικού παραθύρου του (σχ. 1). Ανάμεσα στις κάρτες που είναι σε θέση να αναγνωρίσει ο Αναγνώστης μας περιλαμβάνονται, εκτός από τις Mifare Ultralight, και όλες εκείνες που χρησιμοποιούνται παγκοσμίως στα δημόσια μέσα μεταφοράς όπως π.χ. στο μετρά του Λονδίνου. Όταν ο Αναγνώστης εργάζεται αυτόνομα (χωρίς σύνδεση με τον PC) ελέγχοντας π.χ. ένα τυπικό σύστημα πρόσβασης, όλες οι κρίσιμες λειτουργίες της εφαρμογής πραγματοποιούνται με τη βοήθεια του λογισμικού που βρίσκεται ενταμιευμένο στη μνήμη του μικροελεγκτή του. Πιο συγκεκριμένα, αμέσως μετά την αρχικοποίησή του εισέρχεται σε έναν ατέρμονα βρόχο κατά την εκτέλεση του οποίου εντοπίζονται όλες οι κάρτες που βρίσκονται εντός εμβέλειας (μερικά εκατοστά από την κεραία του Αναγνώστη). Εφόσον εντοπίσει έστω και μια, εμφανίζει πάνω στην οθόνη LCD τον τύπο και το σειριακό αριθμό της, ενώ ταυτόχρονα ενεργοποιεί τα κυκλώματα του διακόπτη πρόσβασης (ηλεκτρική κλειδαριά). Από κατασκευαστική άποψη ο Αναγνώστης βασίζει τη λειτουργία του στο εξειδικευμένο ολοκληρωμένο κύκλωμα MF RC522 της Philips, ιδανικό για τη διαχείριση των καρτών RFID και τον περισσότερο γνωστό μικροελεγκτή LPC936 της ίδιας εταιρίας. Το πρώτο από τα ολοκληρωμένα διατίθεται αποκλειστικά και μόνο σε θήκη HVQFN32 και γι αυτό το λόγο είναι μάλλον δύσκο- Σχ. 1. Το πρόγραμμα Mifare Magic γράφτηκε ειδικά ν α -. a. του Ελεκτορ. Με τη βοήβεια του μπορούν να διαβαστούν α \λ α * οι a. οοσπχ.. αρτες Mifare και ISO Ε λ ε κ τ ο ρ ιο/

12 RFID Reader LCD I/O D-C g f Φ o 5 os < 5 MF RC522 I l2c ΓΤ l2c Τ1 μο / Philips ' LPC935-7> RS232 Voltage FT232R ^------*s Regulator USB/ UART Optional Power Supply 5V Γχ. 2. Διάγραμμα βαβμίδων του Αναγνώστη καρτών RFID. λο να κολληθεί χωρίς ειδικό εξοπλισμό. Για το λόγο αυτό κρίναμε απαραίτητο να διαθέσουμε στους αναγνώστες μας τις πλακέτες της κατασκευής συναρμολογημένες έχοντας δηλαδή κολλήσει εκ των προτέρων τα εξαρτήματά τους. Ο μικροελεγκτής είναι φυσικά γεμάτος με τον απαραίτητο κώδικα. Ο Αναγνώστης που περιγράφουμε σε αυτό το άρθρο είναι κατάλληλος για τις κάρτες Mifare Ultralight, που είναι και οι περισσότερο συνηθισμένες. Το σύστημα περιλαμβάνει έναν ισχυρό μικροελεγκτή με ενσωματωμένο UART, ενώ παράλληλα υποστηρίζει τα σήματα των διαύλων I2C, SPI και USB. Για την αξιοποίηση όλων των παραπάνω διατίθενται USB δωρεάν όλα τα απαραίτητα εργαλεία λογισμικού. Τι περισσότερο θα θέλατε για να προχωρήσετε στην ανάπτυξη εξειδικευμένων εφαρμογών; Ξεκινήστε λοιπόν φτιάχνοντας συσκευές ελέγχου πρόσβασης, συνδρομητικές κάρτες, κάρτες συγκράτησης συνθηματικών και στοιχείων ρύθμισης συσκευών, συστήματα αυτόματης πληρωμής / χρέωσης, συστήματα ασφαλείας και ελέγχου πρόσβασης οικιακών συσκευών (τηλεοράσεων, δεκτών, υπολογιστών κλπ), συστήματα ελέγχου διακίνησης προϊόντων κ.α. Ο συνδυασμός της διασφάλισης της ταυτότητας, της ικανότητας αποθήκευσης δεδομένων και της επικοινωνίας χωρίς καμία ορατή γαλβανική σύνδεση Γχ. 4. Διάγραμμα βαβμίδων του ολοκληρωμένου υποατήριξης καρτών RFID MF RC522 της Philips. με τον Αναγνώστη ανοίγει καινούργιους ορίζοντες για εφαρμογές που μόνο η φαντασία των σχεδιαστών μπορεί να περιορίσει. Το υλικό μέρος Στο σχ. 2 βλέπουμε το διάγραμμα βαθμιδών του Αναγνώστη καρτών RFID. Οι κύριες λειτουργίες του, δεν είναι άλλες από τη δημιουργία του μαγνητικού πεδίου Υ.Σ., τη διαμόρφωση / αποδιαμόρφωσή του και, τέλος, τη σύνθεση των συρμών δεδομένων σύμφωνα με το πρωτόκολλο ISO που καταλαβαίνει' το MF RC522. Μια απλούστερη περιγραφή του τελευταίου εξαρτήματος θα το προσδιόριζε σαν ένα ασύρματο UART που ανταλλάσσει δεδομένα με την κάρτα χωρίς να έρχεται σε ηλεκτρική επαφή με αυτήν. Γ ια τον έλεγχο του αρκεστήκαμε στις υπηρεσίες ενός μικροελεγκτή LPC936 της Philips βασισμένου σε πυρήνα Η συχνότητα χρονισμού του έχει οριστεί στους 16 MHz, ενώ αξίζει να σημειώσουμε πως για κάθε μια εντολή του δαπανά μόνο δύο περιόδους του σήματος χρονισμού. Η ταχύτητα αυτή σε συνδυασμό με τα 16 Kbyte μνήμης Flash τον καθιστούν ιδανικό για την ανάπτυξη μιας μεγάλης ποικιλίας εφαρμογών σχετικών με κάρτες RFID. Το μόνο που χρειάζεστε είναι ένας δυνατός μεταγλωττιστής με έξοδο Γ ια την επικοινωνία του με τον PC αξιοποιεί το δικό του UART, αφού πρώτα περάσει' τα σήματά του μέσα από ένα μετατροπέα RS232 / USB τύπου FT232R της FTDI. Το ολοκληρωμένο αυτό καταφέρνει να γεφυρώνει τις παραδοσιακές θύρες RS232 των μικροελεγκτών με τις περισσότερο σύγχρονες USB που διαθέτουν οι σημερινοί υπολογιστές. Η τροφοδοσία του Αναγνώστη εξασφαλίζεται από τον ίδιο τον PC στον οποίο συνδέεται κάθε φορά. Πιο συγκεκριμένα, στο συνδετήρα Κ1 (βλ. σχ. 3) εκτός από τα σήματα USB φθάνουν και τα +5 V που παράγει το τροφοδοτικό του PC. Λαμβάνοντας υπόψη πως κατά τη διάρκεια της Αριθμοδότησης' το FT232R δηλώνει τον Αναγνώστη σαν συσκευή υψηλής ισχύος, αμέσως μόλις ολοκληρωθεί η παραπάνω διαδικασία, η πλακέτα μας έχει στη διάθεσή της 500 ma. Η παραπάνω χρονική στιγμή σηματοδοτείται μέσω του σήματος \PWRNEN (ακίδα 11 του IC1) το οποίο οδηγεί σε αγωγιμότητα το MOSFET θετικού καναλιού Τ2. Συνέπεια της παραπάνω κίνησης είναι η τροφοδοσία του 22 ΕΛΕΚΤΟΡ 10/2006

13 Σχ. 3. Το πλήρες διάγραμμα της κατασκευής. Το κύκλωμα μπορεί να εργάζεται είτε αυτόνομα αξιοποιωντας την oco.r) lcd. είτε κάτω από τον έλεγχο του PC μέσω του καλωδίου USB. ΕΛΕΚΤΟΡ 10/

14 Γχ. 5. Η πλακέτα διπλής όψης της κατασκευής πάνω στην οποία εχει τυπωθεί και το πηνίο-κεραία. Λόγω της ιδιάζουσας θήκης του ολοκληρωμένου υποστήριξης καρτών RFID, προτιμήσαμε να διαθέτουμε την πλακέτα συναρμολογημένη και ελεγμένη. σταθεροποιητή LM2937 με +5 V, που με τη σειρά τους αναδεικνύουν τα απαιτούμενα +3,3 V για τα βασικά ολοκληρωμένα IC3 και IC4. Στην περίπτωση που η παροχή δεν μπορεί να εξασφαλιστεί μέσω της θύρας USB, η δίοδος Schottky D4 επιτρέπει τη χρήση μιας εξωτερικής πηγής η οποία συμπλέκεται αυτόματα στο κύκλωμα χωρίς καμιά επιπλέον τροποποίηση. Η πηγή θα πρέπει να παρέχει +5 V στα 300 ma τουλάχιστον (εξωτερικό τροφοδοτικό) ή +6 V στην περίπτωση που θελήσετε να χρησιμοποιήσετε τέσσερις μπαταρίες ΑΑ (το προτεινόμενο κουτί διαθέτει χώρο για αυτές). Στο οχ. 4 σημειώνεται το απλοποιημένο διάγραμμα βαθμιδών του MF RC522 (IC4). Τα εσωτερικά κυκλώματά του επιτρέπουν την άμεση σύνδεση των ακίδων εισόδου και εξόδου Υ.Σ. με τα προβλεπόμενα πηνία - κεραίες χωρίς την προσθήκη πρόσθετων ενισχυτικών μονάδων. Τα μόνα που απαιτούνται είναι μερικά παθητικά εξαρτήματα, απαραίτητα για την προσαρμογή των σύνθετων αντιστάσεων. Η μονάδα αναλογικής διασύνδεσης αναλαμβάνει να διεκπεραιώσει τις διαδικασίες διαμόρφωσης / αποδιαμόρφωσης του φορέα Υ.Σ. Το ψηφιακό τμήμα είναι υπεύθυνο για τη σύνθεση των συρμών των δεδομένων σύμφωνα με τους κανόνες του πρωτοκόλλου Mifare ή ISO 14443, ενώ ταυτόχρονα ελέγχει τα παρεχόμενα ψηφία ελέγχου και εντοπισμού σφαλμάτων (ισοτιμίας και CRC). Η μνήμη σωρού FIFO επιτρέπει την καταγραφή πακέτων δεδομένων 64 byte (ISO 14443) ή 16 byte (Mifare) απαλλάσσοντας το μικροελεγκτή από την ευθύνη δημιουργίας και διαχείρισής τους. Οι εσωτερικοί καταχωρητές του MF RC522 μπορούν να προσπελαύνονται είτε μέσω των διαύλων l2c και SPI είτε μέσω του ασύγχρονου σειριακού. Από τη στιγμή που ο LPC936 διαθέτει μόνο μια ασύγχρονη σειριακή θύρα δεσμευμένη εκ των προτέρων για την επικοινωνία με τον PC, είναι προφανές πως για τη σύνδεση του με το MF RC522 θα πρέπει να αρκεστεί στις υπηρεσίες της PC. Στην περίπτωση που θέλετε να βλέπετε τι συμβαίνει χωρίς να καταφεύγετε στη οθόνη του υπολογιστή σας, το κύκλωμα προβλέπει τη χρήση μιας τυπικής οθόνης υγρών κρυστάλλων (LCD) τοποθετημένης στις ακίδες της θύρας Ρ0 του μικροελεγκτή (συνδετήρας Κ2). Η ακίδα ΡΟ.Ο απομονώνεται μέσω του 24 ΕΛΕΚΤΟΡ 10/2006

15 Κατάλογος υλικών Αντιστάσεις: (όλες SMD σε θήκη 0805, 5%) Rl, R2, R6, R12, R15, R17 = 1ΚΟ R3, R4, R5 = 4.7ΚΩ R7 = 2,7ΚΟ R8, R9 = 4,70 R10 = 2700 R11 = 100 R13 = 100ΚΩ R14. R16 = 10ΚΩ PI = 10ΚΩ ρυθμιστική SMD, 4 mm SQ Πυκνωτές: (όλοι SMD σε θήκη 0805, 16 V, κεραμικοί) C1, C2 = 47pF ΝΡΟ C3, C4, C5, C6, C9, CIO, C11, C12, C16, C31 = 100nF C7, C8, C13, C14 = 12pF NPO C15 = 1nF NPO C17, C19 = 220 pf NPO C18, C20 = δεν τοποθετούνται C21, C23 = 27pF NPO C22, C24 = δεν τοποθετούνται C25, C27 = 68pF NPO C26, C28 = δεν τοποθετούνται C29, C30, C32 = 2,2pF Ημιαγωγοί: D1 = πράσινο LED χαμηλού ρεύματος SMD (D805) D2 = κίτρινο LED χαμηλού ρεύματος SMD 0805) D3, D6, D7 = κόκκινο LED χαμηλού ρεύματος SMD (0805) D4 = BAS 19 (200 ma; SOT23) D5 = BAT54S C30V / 300 ma; 50T23) Π, T2 = 6402 IMOSFET καναλιού P, 20V 3.7A SOT23) T3 = BC517 Darlington; PNP σε θήκη T092) IC1 = FT232RQFN (σε θήκη QFN32, FTDI) IC2 = 74HC02 (σε θήκη TSSOP 14, πύλες NOR) IC3 = P89LPC936FDH-S (σε θήκη SSOP28,; Philips) IC4 = MFRC52201HN1 (σε θήκη HVQFN32, Philips) IC5 = LM2937 (χαμηλής διαφοράς εισόδου / εξόδου, 3,3,V σε θήκη SOT223) Διάφορα: Χ1 = κρύσταλλος 16 ΜΗζ (παράλληλου συντονισμού με χωρητικότητα 18pF, 5 χ 3.2 mm) Χ2 = κρύσταλλος 27,12ΜΗζ (παράλληλου συντονισμού με χωρητικότητα 18pF, 5 χ 3.2 mm) ΚΙ = υποδοχή USB τύπου μινιατούρας πέντε ακίδων (SMD), L1 = χάντρα φερίτη σε θήκη SMD (1,5 A); σε θήκη 0805) L2.L3 = πηνίο 5ό0πΗ SMD σε θήκη 0805 JP1,JP'2 = ζεύγη ακίδων με απόσταση 0,1 της ίντσας (βλ. κείμενο) LCD11 = αλφαριθμητική οθόνη LCD 2x16 χαρακτήρων με φωτισμό υποβάθρου Κουτί διαστάσεων 146 χ 91 χ 33 mm με παράθυρο για την οθόνη LCD και θέσεις για 4 μπαταρίες ΑΑ Πλακέτα, κωδικός παραγγελίας (συναρμολογημένη και ελεγμένη - -περιλαμβάνεται και καλώδιο USB), πηγαίος κώδικας, προγράμματα κ.τλ. από την ιστοσελίδα του Ελέκτορ. ΕΛΕΚΤΟΡ 10/

16 MIFARE Magic Fie MF RC522 Reader Terminal Window Help Card Type: Philips Mifare UltraLight Card UID: Ox880468E5A Serial Number [Page 0]: 0x04 68 E5 01 Serial Number [Page 1]: OxAl Internal/Lock [Page 2 ) : 0xB3 C OTP [Page 4]: 0x Data [Page 4]: Ox FT FT FT FF Data [Page SJ: 0x Data [Page 6]: 0x Data [Page 7]: 0x Data [Page 8]: 0x op Data [Page 9]: 0x Data [Page 10]: 0x Data [Page 11]: 0x Data [Page 12]: 0x Data [Page 13]: 0x Data [Page 14]: 0x Data [Page IS]: 0x Σχ. 6. Χαρακτηριστική οβονη τερματικού του Mifare Magic. Εμφανίζονται όλοι οι χαρακτήρες που έστειλε ή κάρτα RFID στον PC. αφού πρώτα περάσουν από το μικροελεγκτή του Αναγνώστη. τρανζίστορ Τ3 παρέχοντας μια έξοδο (διακόπτη) (για τη διέγερση π.χ. ενός ηλεκτρονόμου). Η έξοδος αυτή σε συνδυασμό με τους ήδη διαθέσιμους διαύλους SPI και I2C δίνουν μεγάλα περιθώρια σε οποιονδήποτε θέλει να επεκτείνει τις δυνατότητες του Αναγνώστη προσθέτοντας επιπλέον υλικό. Μια πιθανή προσθήκη θα μπορούσε π.χ. να αφορά ένα Ρολόι Πραγματικού Χρόνου και μια ηλεκτρική κλειδαριά. Το πρόγραμμα που θα έτρεχε τότε ο μικροελεγκτής θα παρακολουθούσε, εκτός από τους κωδικούς των καρτών, την ώρα εισαγωγής τους στον Αναγνώστη αποφασίζοντας για το αν θα ενεργοποιήσει ή όχι την κλειδαριά. Για περισσότερες ιδέες σχετικά με αυτό επισκεφθείτε το δικτυακό τόπο μας αναζητώντας τις σελίδες που είναι αφιερωμένες στις κάρτες RFID. Σχ. 7. Τα παραθυρα Mifare UltraLight και Mifare Standard' επιτρέπουν την ανάγνωση και την εγγραφή δεδομένων στις κάρτες RFID. Σχ. 8. Το πρόγραμμα Flash Magic είναι σε δέση να προγραμματίσει το μικροελεγκτή LPC936 της Philips μέσω της διασύνδεσης USB. Ας ξεκινήσουμε... Στο σχ. 5 φαίνεται η πλακέτα διπλής όψης του Αναγνώστη πάνω στην οποία κολλιούνται όλα τα εξαρτήματα της κατασκευής. Όπως ήδη αναφέραμε, λόγω της ιδιάζουσας θήκης του MF RC522 προτιμήσαμε να το κολλήσουμε εμείς, μαζί με τα υπόλοιπα εξαρτήματα Επιφανειακής Στήριξης, διαθέτοντας από τα γραφεία μας έτοιμες πλακέτες. Μαζί με αυτές παρέχουμε πρόσθετε οδηγίες για την τοποθέτησή τους μέσα στα προτεινόμενα κουτιά (μπορείτε να τα παραγγείλετε και αυτά από τα γραφεία του περιοδικού μας). Κάτω από κανονικές συνθήκες λειτουργίας μπορείτε να αγνοήσετε τους βραχυκυκλωτήρες JP1 καιϋρ2. Από τη στιγμή που τοποθετήσετε πάνω στον Κ2 μια οθόνη LCD, η κατασκευή μπορεί να εργαστεί αυτόνομα, εμφανίζοντας τους σειριακούς αριθμούς - ταυτότητες των καρτών που βρίσκονται μέσα στην εμβέλεια της κεραίας της. Αν σε μια τέτοια περίπτωση η οθόνη παραμένει σκοτεινή, ρυθμίστε την αντίθεση της επεμβαίνοντας στην μεταβλητή αντίσταση Ρ1. Για τη σύνδεση / έλεγχο του Αναγνώστη μέσω του PC θα πρέπει να φορτώσετε στον τελευταίο τον ελεύθερα διανεμόμενο οδηγό CMD - DDTI - USB της FDTI (τον 'κατεβάζετε' από το δικτυακό τόπο του περιοδικού). Η παρουσία του είναι απαραίτητη μιας που το FT232R ενσωματώνει τους κωδικούς Κατασκευαστή (Vendor ID) και Προϊόντος (Product ID) του Ελέκτορ. 26 ΕΛΕΚΤΟΡ 10/2006