아두이노 프로젝트 - NFC 도어락(DoorLock) Ver 4.0

0. 목차

  

    1. Ver 1.0 & Ver 2.0 : http://twinw.tistory.com/136

    2. Ver 3.0 : http://twinw.tistory.com/168

    3. Ver 4.0 : http://twinw.tistory.com/170(현재 페이지)

1. 개요

  

  Ver 0.4는 이전 Ver 0.3의 샤오미의 저전력 소모 시 충전 시켜주는 동작을 멈추는 즉 꺼지는 현상을 해결한 버전이다.

Ver 1.0 & 2.0은 http://twinw.tistory.com/136에서 자세히 볼 수 있으며 Ver 3.0에 관해서는 http://twinw.tistory.com/168에서 자세히 볼 수 있다. 마지막으로 샤오미 보조 배터리를 개조?한 것에 대해서는 http://twinw.tistory.com/169에서 자세히 볼 수 있다.

2. Ver 4.0

  

  Ver 4.0은 Ver 3.0 회로에서 크게 변경된 것은 없다. 우선 Symbol로 표현된 4.0 회로를 보겠다.

왼쪽 버튼과 샤오미 배터리 연결된 것을 Interrupt Singal이라고 명칭을 붙여 났는데 저 버튼을 누르면 샤오미 배터리가 켜지거나 다시 실행된다. 따라서 시나리오는 다음과 같다.

1. 버튼을 눌러 샤오미를 동작시켜 아두이노에 전원을 공급한다.

2. 전원을 공급받은 아두이노는 릴레이 2개 모두 전원을 공급하고 NFC Module에 물려있는 릴레이에게 신호를 주어 NFC Module이 동작하도록한다.

3. 특정 시간(5초) 동안 데이터가 저장된 카드나 핸드폰을 NFC Module에 접촉시키면 아두이노는 도어락이 물려있는 릴레이에게 신호를 주어 도어락이 열리도록한다. 이후 아두이노는 슬립모드로 전환된다.

4. 특정 시간(5초) 동안 아무런 신호가 없으며 아두이노는 슬립모드로 전환된다.

5. 아두이노가 슬립모드로 전환 되었기 때문에 어느 정도 시간이 지나면 샤오미도 동작을 멈춘다.

3. 결과(꼭 읽어 주세요)

  

  Ver 4.0은 기존 Ver 2.0과 Ver 3.0과 다르게 샤오미의 자동 전원 공급 차단 기능을 이용한다. 

기존 슬립모드와 릴레이를 이용한 전원 분배로 전력을 줄이는 것은 Ver 3.0과 똑같지만 사용이 끝난이후 자동적으로 슬립모드 때문에 샤오미의 파워 공급 기능이 멈춘다. 샤오미의 전원 공급이 멈춰도 Ver 4.0에서는 버튼으로 샤오미를 제어하기 때문에 문제가 되지 않을 뿐더러 슬립모드때에도 소모되는 전력을 낭비하지 않기 때문에 더욱 더 오래 사용할 수 있다.

실제 Ver 1.0은 9V 사각 전지(450mA)로 1.5일을 사용할 수 있었으며 Ver 2.0은 2주를 사용하지 못하였다. Ver 3.0은 바로 Ver 4.0으로 전환해서 실제 테스트를 하지 못하였고, Ver 4.0은 개학 2달간 사용하였지만 아직 샤오미 잔여 배터리 보여주는 LED가 4칸 모두 불이 들어왔다.

이 프로젝트를 하면서 나는 하드웨어 개발에 가장 중요한 것은 소비 전력이며 소비 전력 문제를 해결하기 위해 많은 시행착오를 겪었다. 누군가에게는 정말 볼품없는 작은 프로젝트 일지 모르겠지만 프로그래밍만 신경쓰던 나에게 소비 전력에 대한 중요성을 알려주는 첫 개인 하드웨어 프로젝트였다. 

이 글을 읽는 사람이 어떤 분일지는 모르겠지만 만약 입문자라면 동작에 대한 것만 신경쓰지말고 소비 전력도 함께 고민을 했으면 좋겠다.

4. Ver 4.0 Source Code

    

소스 코드는 https://github.com/cckr2/DoorLock에서 전 버전 모두 다운 받을 수 있다.

#include "LowPower.h" #define wake_result 15 #define firmware_result 19 #define tag_result 25 const unsigned char wake[24]={ 0x55, 0x55, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, \ 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xff, 0x03, 0xfd, 0xd4, 0x14, 0x01, 0x17, 0x00};//wake up NFC module const unsigned char firmware[9]={ 0x00, 0x00, 0xFF, 0x02, 0xFE, 0xD4, 0x02, 0x2A, 0x00};// const unsigned char tag[11]={ 0x00, 0x00, 0xFF, 0x04, 0xFC, 0xD4, 0x4A, 0x01, 0x00, 0xE1, 0x00};//detecting tag command const unsigned char std_ACK[25] = { 0x00, 0x00, 0xFF, 0x00, 0xFF, 0x00, 0x00, 0x00, 0xFF, 0x0C, \ 0xF4, 0xD5, 0x4B, 0x01, 0x01, 0x00, 0x04, 0x08, 0x04, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x4b, 0x00}; unsigned char old_id[5]; unsigned char cur_id[5]; unsigned char receive_ACK[25];//Command receiving buffer const int button = 2; const int power_Relay = 7; const int door_Relay = 8; void setup() { Serial.begin(115200); // open serial with PC delay(100); pinMode(power_Relay,OUTPUT); pinMode(door_Relay,OUTPUT); pinMode(button,INPUT_PULLUP); } void loop() { checking(); //Sleep Mode attachInterrupt(0, wakeUp, LOW); LowPower.powerDown(SLEEP_FOREVER, ADC_OFF, BOD_OFF); //set Sleep mode detachInterrupt(0); } void wakeUp(){} void checking() //when wake up, this function will working { int button_state = 0; int count = 0; int k; count=25; digitalWrite(power_Relay, HIGH); delay(100); NFC_init(); while(count!=0){ send_tag(); read_ACK(tag_result); read_id(); count--; if (!no_detection()) { //print_id(); count = check_id(count); } delay(100); } digitalWrite(power_Relay, LOW); } void UART_Send_Byte(unsigned char command_data) {//send byte to device Serial.write(command_data); Serial.flush();// complete the transmission of outgoing serial data } void wake_card(void) {//send wake[] to device unsigned char i; for(i=0;i<24;i++) //send command UART_Send_Byte(wake[i]); } void firmware_version(void) {//send firmware[] to device unsigned char i; for(i=0;i<9;i++) //send command UART_Send_Byte(firmware[i]); } void send_tag(void) {//send tag[] to device unsigned char i; for(i=0;i<11;i++) //send command UART_Send_Byte(tag[i]); } void read_ACK(unsigned char temp) {//read ACK into reveive_ACK[] //Serial.println("read the result"); unsigned char i; for(i=0;i<temp;i++) { receive_ACK[i]= Serial.read(); } } void display(unsigned char tem) { for (int i=0;i<tem;i++) { if (receive_ACK[i] < 16) // to make 2 digits Serial.print("0"); Serial.print(receive_ACK[i], HEX); if (i<(tem-1)) Serial.print(" "); } Serial.println(); } void copy_id (void) {//save old id int i; for (i=0 ; i<5 ; i++) { old_id[i] = cur_id[i]; } } // read tag id from tag values void read_id (void) { int ai, ci; for (ci=0, ai=19; ci<5; ci++,ai++) { cur_id[ci] = receive_ACK[ai]; } } //return true if find id is old char same_id (void) { int ai, oi; for (oi=0,ai=19; oi<5; oi++,ai++) { if (old_id[oi] != receive_ACK[ai]) return 0; } return 1; } // true if tag is FF FF FF FF FF char no_detection(void) { int i; for (i=0 ; i<sizeof(cur_id) ; i++) { if (cur_id[i] != 255) // FF return 0; } return 1; } void print_id() { for (int i=0 ; i<sizeof(cur_id) ; i++) { if (cur_id[i] < 16) // to make 2 digits Serial.print("0"); Serial.print(cur_id[i], HEX); Serial.print("("); Serial.print(cur_id[i]); Serial.print(")"); if (i<(sizeof(cur_id)-1)) Serial.print(" "); } Serial.println(); } int check_id(int count) { for (int i=0 ; i<5 ; i++) { if (cur_id[i] < 16) // to make 2 digits Serial.print("0"); Serial.print(cur_id[i]); } if(cur_id[0] == 115 && cur_id[1] == 5 && cur_id[2] == 85) { digitalWrite(door_Relay, HIGH); delay(500); digitalWrite(door_Relay, LOW); return 0; }else if(cur_id[0] == 7 && cur_id[1] == 78 && cur_id[2] == 123) { digitalWrite(door_Relay, HIGH); delay(500); digitalWrite(door_Relay, LOW); return 0; }else if(cur_id[0] == 5 && cur_id[1] == 167 && cur_id[2] == 165) { digitalWrite(door_Relay, HIGH); delay(500); digitalWrite(door_Relay, LOW); return 0; }else if(cur_id[0] == 238 && cur_id[1] == 49 && cur_id[2] == 26) { digitalWrite(door_Relay, HIGH); delay(500); digitalWrite(door_Relay, LOW); return 0; } return count; } void NFC_init(){ Serial.println("wake card"); delay(100); // give delay before sending command bytes wake_card(); delay(100); read_ACK(wake_result); delay(100); display(wake_result); firmware_version(); delay(100); read_ACK(firmware_result); delay(100); display(firmware_result); }