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[项目] 【Hack上海】Intelligent Wardrobe 智能衣橱

本帖最后由 ShaolinZhang 于 2015-11-12 23:11 编辑

作为本次获得主办方特许的两支高！中！生！参赛队伍之一，能获得评委的认可是很不容易的呢！于是我们做了一个硬件！智能硬件！还在24小时内做了Android和iOS端的Demo软件！
0x01 硬件部分

我们使用了DFRobot赞助的Arduino Bluno兼容板和手机进行蓝牙通讯，然后通过RFID读卡器(RC522)来读取被动式非接触芯片，也就是植入于衣服的芯片，在demo我们在衣架上黏了个id卡。然后通过简单的拿取衣服，我们的arduino就会给app上位机发送之前录入的衣服的信息，在通过手机app把信息共享给社区。

这里不得不说说这块RC522，我们周六的时候发现手头上唯一的一块RC522坏掉了...于是啊，连夜顺丰速递送，总算是在周日一大早拿到了崭新的芯片与复旦卡。

/*
 * this is beta 3.0
 * old features: communication with android app all done
 *              *optimise the loop
 * new features: added get_cloth()

*/

#include <SPI.h>

#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int

//data array maxium length
#define MAX_LEN 16

#define PCD_IDLE 0x00 //NO action; cancel current commands
#define PCD_AUTHENT 0x0E //verify password key
#define PCD_RECEIVE 0x08 //receive data
#define PCD_TRANSMIT 0x04 //send data
#define PCD_TRANSCEIVE 0x0C //send and receive data
#define PCD_RESETPHASE 0x0F //reset
#define PCD_CALCCRC 0x03 //CRC check and caculation

//Mifare_One card command bits
#define PICC_REQIDL 0x26 //Search the cards that not into sleep mode in the antenna area 
#define PICC_REQALL 0x52 //Search all the cards in the antenna area
#define PICC_ANTICOLL 0x93 //prevent conflict
#define PICC_SElECTTAG 0x93 //select card
#define PICC_AUTHENT1A 0x60 //verify A password key
#define PICC_AUTHENT1B 0x61 //verify B password key
#define PICC_READ 0x30 //read 
#define PICC_WRITE 0xA0 //write
#define PICC_DECREMENT 0xC0 //deduct value
#define PICC_INCREMENT 0xC1 //charge up value
#define PICC_RESTORE 0xC2 //Restore data into buffer
#define PICC_TRANSFER 0xB0 //Save data into buffer
#define PICC_HALT 0x50 //sleep mode


//THe mistake code that return when communicate with MF522
#define MI_OK 0
#define MI_NOTAGERR 1
#define MI_ERR 2


//------------------MFRC522 register ---------------
//Page 0:Command and Status
#define Reserved00 0x00 
#define CommandReg 0x01 
#define CommIEnReg 0x02 
#define DivlEnReg 0x03 
#define CommIrqReg 0x04 
#define DivIrqReg 0x05
#define ErrorReg 0x06 
#define Status1Reg 0x07 
#define Status2Reg 0x08 
#define FIFODataReg 0x09
#define FIFOLevelReg 0x0A
#define WaterLevelReg 0x0B
#define ControlReg 0x0C
#define BitFramingReg 0x0D
#define CollReg 0x0E
#define Reserved01 0x0F
//Page 1:Command 
#define Reserved10 0x10
#define ModeReg 0x11
#define TxModeReg 0x12
#define RxModeReg 0x13
#define TxControlReg 0x14
#define TxAutoReg 0x15
#define TxSelReg 0x16
#define RxSelReg 0x17
#define RxThresholdReg 0x18
#define DemodReg 0x19
#define Reserved11 0x1A
#define Reserved12 0x1B
#define MifareReg 0x1C
#define Reserved13 0x1D
#define Reserved14 0x1E
#define SerialSpeedReg 0x1F
//Page 2:CFG 
#define Reserved20 0x20 
#define CRCResultRegM 0x21
#define CRCResultRegL 0x22
#define Reserved21 0x23
#define ModWidthReg 0x24
#define Reserved22 0x25
#define RFCfgReg 0x26
#define GsNReg 0x27
#define CWGsPReg 0x28
#define ModGsPReg 0x29
#define TModeReg 0x2A
#define TPrescalerReg 0x2B
#define TReloadRegH 0x2C
#define TReloadRegL 0x2D
#define TCounterValueRegH 0x2E
#define TCounterValueRegL 0x2F
//Page 3:TestRegister 
#define Reserved30 0x30
#define TestSel1Reg 0x31
#define TestSel2Reg 0x32
#define TestPinEnReg 0x33
#define TestPinValueReg 0x34
#define TestBusReg 0x35
#define AutoTestReg 0x36
#define VersionReg 0x37
#define AnalogTestReg 0x38
#define TestDAC1Reg 0x39 
#define TestDAC2Reg 0x3A 
#define TestADCReg 0x3B 
#define Reserved31 0x3C 
#define Reserved32 0x3D 
#define Reserved33 0x3E 
#define Reserved34 0x3F
//-----------------------------------------------

//4 bytes Serial number of card, the 5 bytes is verfiy bytes
uchar serNum[5];

String cloth1 = "";
String cloth2 = "";
String cloth3 = "";
int num_cloth = 1;

String comdata = "";
String numData="";
String charData="";

int communication_flag = 0;

const int chipSelectPin = 10;
const int NRSTPD = 5;

 char clothid1[] = "";
 char clothid2[] = "";
 char clothid3[] = "";

int count_cloth = 0;



void send_info(){}

void setup()
{ 
    Serial.begin(115200);                    
    Serial.print("Arduino ready!");  //连接上电脑时发送一个字符串 
    SPI.begin();
    pinMode(chipSelectPin,OUTPUT); // Set digital pin 10 as OUTPUT to connect it to the RFID /ENABLE pin 
    digitalWrite(chipSelectPin, LOW); // Activate the RFID reader
    pinMode(NRSTPD,OUTPUT); // Set digital pin 5 , Not Reset and Power-down
    
    MFRC522_Init(); 
}

void loop()
{

  
    get_cloth(cloth1,cloth2,cloth3);
    while (Serial.available() > 0)  
    {
      get_cloth(cloth1,cloth2,cloth3);
      send_info();     
      get_reading();
    }
      if(comdata.length() > 0){
         comm_new_cloth(comdata);
       comdata = "";
      }
  
}



// send_info(){
//  if 
    
//}
String comm_new_cloth(String data){
      Serial.println("comdata:");      
      for(int i=0;i<data.length();i++){
        switch(num_cloth){
          case 1: cloth1 += (char)data[i];break;
          case 2: cloth2 += (char)data[i];break;
          case 3: cloth3 += (char)data[i];break;
        }
      }
      Serial.println("cloth one is: ");
      Serial.println(cloth1);
      Serial.println("cloth two is: ");      
      Serial.println(cloth2);
      Serial.println("cloth three is: ");
      Serial.println(cloth3);

      num_cloth++;
      data = "";
     
      return(cloth1);
      return(cloth2);
      return(cloth3);
   
}


String get_reading(){
  comdata += char(Serial.read());
  delay(2); 
  return(comdata);
}



String get_cloth(String c1, String c2, String c3){
    
    uchar status;
    uchar str[MAX_LEN];    
    // Search card, return card types
    status = MFRC522_Request(PICC_REQIDL, str); 
    if (status != MI_OK)
    {
        return("");
    }   
    // Show card type
    ShowCardType(str);                  //Prevent conflict, return the 4 bytes Serial number of the card
    status = MFRC522_Anticoll(str);    // str[0..3]: serial number of the card
    if (status == MI_OK)
    {
        Serial.print("The card's number is: ");
        memcpy(serNum, str, 5);
        ShowCardID(serNum);          // Check people associated with card ID
        uchar* id = serNum;
        if( id[0]==0xDE && id[1]==0xCA && id[2]==0x4A && id[3]==0x2B ) {
          count_cloth++;
          switch(count_cloth){
            case 1:   for(int i=0; i<4; i++){
                      clothid1[i] = 0x0F & (id[i]>>4);
                      Serial.print(c1);
                      }break;
                      
                     // 0x0F & id[i];
            case 2:   for(int i=0; i<4; i++){
                      clothid2[i] = 0x0F & (id[i]>>4);
                      Serial.print(c2);
                      }break;
            case 3:  for(int i=0; i<4; i++){
                      clothid3[i] = 0x0F & (id[i]>>4); 
                      Serial.print(c3);
                      }break;         
              }
            
        } else if(id[0]==0x99 && id[1]==0x0F && id[2]==0x82 && id[3]==0x4A) {
                 count_cloth++;
          switch(count_cloth){
            case 1:   for(int i=0; i<4; i++){
                      clothid1[i] = 0x0F & (id[i]>>4);
                      Serial.print(c1);
                      }break;
                      
                     // 0x0F & id[i];
            case 2:   for(int i=0; i<4; i++){
                      clothid2[i] = 0x0F & (id[i]>>4);
                      Serial.print(c2);
                      }break;
            case 3:  for(int i=0; i<4; i++){
                      clothid3[i] = 0x0F & (id[i]>>4); 
                      Serial.print(c3);
                      }break;         
              }
        }
        else if(id[0]==0x93 && id[1]==0xBD && id[2]==0x4A && id[3]==0x2B) {
                       count_cloth++;
          switch(count_cloth){
            case 1:   for(int i=0; i<4; i++){
                      clothid1[i] = 0x0F & (id[i]>>4);
                      Serial.print(c1);
                      }break;
                      
                     // 0x0F & id[i];
            case 2:   for(int i=0; i<4; i++){
                      clothid2[i] = 0x0F & (id[i]>>4);
                      Serial.print(c2);
                      }break;
            case 3:  for(int i=0; i<4; i++){
                      clothid3[i] = 0x0F & (id[i]>>4); 
                      Serial.print(c3);
                      }break;         
              }
        }   
  delay(300);
}

    MFRC522_Halt(); //command the card into sleep mode   
  
  
}
/*
  texture
  long/short
  thick
  color
  price
  brand
  type
  
*/





/*
 * Function：ShowCardID
 * Description：Show Card ID
 * Input parameter：ID string
 * Return：Null
 */
void ShowCardID(uchar *id)
{
    int IDlen=4;
    for(int i=0; i<IDlen; i++){
        Serial.print(0x0F & (id[i]>>4), HEX);
        Serial.print(0x0F & id[i],HEX);
    
    }
    Serial.println("");
    
}

/*
 * Function：ShowCardType
 * Description：Show Card type
 * Input parameter：Type string
 * Return：Null
 */
void ShowCardType(uchar* type)
{
    Serial.print("Card type: ");
    if(type[0]==0x04&&type[1]==0x00) 
        Serial.println("MFOne-S50");
    else if(type[0]==0x02&&type[1]==0x00)
        Serial.println("MFOne-S70");
    else if(type[0]==0x44&&type[1]==0x00)
        Serial.println("MF-UltraLight");
    else if(type[0]==0x08&&type[1]==0x00)
        Serial.println("MF-Pro");
    else if(type[0]==0x44&&type[1]==0x03)
        Serial.println("MF Desire");
    else
        Serial.println("Unknown");
}

/*
 * Function：Write_MFRC5200
 * Description：write a byte data into one register of MR RC522
 * Input parameter：addr--register address；val--the value that need to write in
 * Return：Null
 */
void Write_MFRC522(uchar addr, uchar val)
{
    digitalWrite(chipSelectPin, LOW);

    //address format：0XXXXXX0
    SPI.transfer((addr<<1)&0x7E); 
    SPI.transfer(val);
    
    digitalWrite(chipSelectPin, HIGH);
}


/*
 * Function：Read_MFRC522
 * Description：read a byte data into one register of MR RC522
 * Input parameter：addr--register address
 * Return：return the read value
 */
uchar Read_MFRC522(uchar addr)
{
    uchar val;

    digitalWrite(chipSelectPin, LOW);

    //address format：1XXXXXX0
    SPI.transfer(((addr<<1)&0x7E) | 0x80); 
    val =SPI.transfer(0x00);
    
    digitalWrite(chipSelectPin, HIGH);
    
    return val; 
}

/*
 * Function：SetBitMask
 * Description：set RC522 register bit
 * Input parameter：reg--register address;mask--value
 * Return：null
 */
void SetBitMask(uchar reg, uchar mask) 
{
    uchar tmp;
    tmp = Read_MFRC522(reg);
    Write_MFRC522(reg, tmp | mask); // set bit mask
}


/*
 * Function：ClearBitMask
 * Description：clear RC522 register bit
 * Input parameter：reg--register address;mask--value
 * Return：null
 */
void ClearBitMask(uchar reg, uchar mask) 
{
    uchar tmp;
    tmp = Read_MFRC522(reg);
    Write_MFRC522(reg, tmp & (~mask)); // clear bit mask
} 


/*
 * Function：AntennaOn
 * Description：Turn on antenna, every time turn on or shut down antenna need at least 1ms delay
 * Input parameter：null
 * Return：null
 */
void AntennaOn(void)
{
    uchar temp;

    temp = Read_MFRC522(TxControlReg);
    if (!(temp & 0x03))
    {
        SetBitMask(TxControlReg, 0x03);
    }
}


/*
 * Function：AntennaOff
 * Description：Turn off antenna, every time turn on or shut down antenna need at least 1ms delay
 * Input parameter：null
 * Return：null
 */
void AntennaOff(void)
{
    ClearBitMask(TxControlReg, 0x03);
}


/*
 * Function：ResetMFRC522
 * Description： reset RC522
 * Input parameter：null
 * Return：null
 */
void MFRC522_Reset(void)
{
    Write_MFRC522(CommandReg, PCD_RESETPHASE);
}


/*
 * Function：InitMFRC522
 * Description：initilize RC522
 * Input parameter：null
 * Return：null
 */
void MFRC522_Init(void)
{
    digitalWrite(NRSTPD,HIGH);

    MFRC522_Reset();
         
    //Timer: TPrescaler*TreloadVal/6.78MHz = 24ms
    Write_MFRC522(TModeReg, 0x8D); //Tauto=1; f(Timer) = 6.78MHz/TPreScaler
    Write_MFRC522(TPrescalerReg, 0x3E); //TModeReg[3..0] + TPrescalerReg
    Write_MFRC522(TReloadRegL, 30); 
    Write_MFRC522(TReloadRegH, 0);
    
    Write_MFRC522(TxAutoReg, 0x40); //100%ASK
    Write_MFRC522(ModeReg, 0x3D); //CRC initilizate value 0x6363 ???

    //ClearBitMask(Status2Reg, 0x08); //MFCrypto1On=0
    //Write_MFRC522(RxSelReg, 0x86); //RxWait = RxSelReg[5..0]
    //Write_MFRC522(RFCfgReg, 0x7F); //RxGain = 48dB

    AntennaOn(); //turn on antenna
}


/*
 * Function：MFRC522_Request
 * Description：Searching card, read card type
 * Input parameter：reqMode--search methods，
 * TagType--return card types
 * 0x4400 = Mifare_UltraLight
 * 0x0400 = Mifare_One(S50)
 * 0x0200 = Mifare_One(S70)
 * 0x0800 = Mifare_Pro(X)
 * 0x4403 = Mifare_DESFire
 * return：return MI_OK if successed
 */
uchar MFRC522_Request(uchar reqMode, uchar *TagType)
{
    uchar status; 
    uint backBits; //the data bits that received

    Write_MFRC522(BitFramingReg, 0x07); //TxLastBists = BitFramingReg[2..0] ???
    
    TagType[0] = reqMode;
    status = MFRC522_ToCard(PCD_TRANSCEIVE, TagType, 1, TagType, &backBits);

    if ((status != MI_OK) || (backBits != 0x10))
    { 
        status = MI_ERR;
    }
   
    return status;
}


/*
 * Function：MFRC522_ToCard
 * Description：communicate between RC522 and ISO14443
 * Input parameter：command--MF522 command bits
 * sendData--send data to card via rc522
 * sendLen--send data length 
 * backData--the return data from card
 * backLen--the length of return data
 * return：return MI_OK if successed
 */
uchar MFRC522_ToCard(uchar command, uchar *sendData, uchar sendLen, uchar *backData, uint *backLen)
{
    uchar status = MI_ERR;
    uchar irqEn = 0x00;
    uchar waitIRq = 0x00;
    uchar lastBits;
    uchar n;
    uint i;

    switch (command)
    {
        case PCD_AUTHENT: //verify card password
        {
            irqEn = 0x12;
            waitIRq = 0x10;
            break;
        }
        case PCD_TRANSCEIVE: //send data in the FIFO
        {
            irqEn = 0x77;
            waitIRq = 0x30;
            break;
        }
        default:
            break;
    }
   
    Write_MFRC522(CommIEnReg, irqEn|0x80); //Allow interruption
    ClearBitMask(CommIrqReg, 0x80); //Clear all the interrupt bits
    SetBitMask(FIFOLevelReg, 0x80); //FlushBuffer=1, FIFO initilizate
    
    Write_MFRC522(CommandReg, PCD_IDLE); //NO action;cancel current command ???

    //write data into FIFO
    for (i=0; i<sendLen; i++)
    { 
        Write_MFRC522(FIFODataReg, sendData[i]); 
    }

    //procceed it
    Write_MFRC522(CommandReg, command);
    if (command == PCD_TRANSCEIVE)
    { 
        SetBitMask(BitFramingReg, 0x80); //StartSend=1,transmission of data starts 
    } 
    
    //waite receive data is finished
    i = 2000; //i should adjust according the clock, the maxium the waiting time should be 25 ms???
    do 
    {
        //CommIrqReg[7..0]
        //Set1 TxIRq RxIRq IdleIRq HiAlerIRq LoAlertIRq ErrIRq TimerIRq
        n = Read_MFRC522(CommIrqReg);
        i--;
    }
    while ((i!=0) && !(n&0x01) && !(n&waitIRq));

    ClearBitMask(BitFramingReg, 0x80); //StartSend=0
    
    if (i != 0)
    { 
        if(!(Read_MFRC522(ErrorReg) & 0x1B)) //BufferOvfl Collerr CRCErr ProtecolErr
        {
            status = MI_OK;
            if (n & irqEn & 0x01)
            { 
                status = MI_NOTAGERR; //?? 
            }
            
            if (command == PCD_TRANSCEIVE)
            {
                n = Read_MFRC522(FIFOLevelReg);
                lastBits = Read_MFRC522(ControlReg) & 0x07;
                if (lastBits)
                { 
                    *backLen = (n-1)*8 + lastBits; 
                }
                else
                { 
                    *backLen = n*8; 
                }
                
                if (n == 0)
                { 
                    n = 1; 
                }
                if (n > MAX_LEN)
                { 
                    n = MAX_LEN; 
                }
                
                //read the data from FIFO
                for (i=0; i<n; i++)
                { 
                    backData[i] = Read_MFRC522(FIFODataReg); 
                }
            }
        }
        else
        { 
            status = MI_ERR; 
        }
        
    }
    
    //SetBitMask(ControlReg,0x80); //timer stops
    //Write_MFRC522(CommandReg, PCD_IDLE); 

    return status;
}


/*
 * Function：MFRC522_Anticoll
 * Description：Prevent conflict, read the card serial number 
 * Input parameter：serNum--return the 4 bytes card serial number, the 5th byte is recheck byte
 * return：return MI_OK if successed
 */
uchar MFRC522_Anticoll(uchar *serNum)
{
    uchar status;
    uchar i;
    uchar serNumCheck=0;
    uint unLen;
    
    //ClearBitMask(Status2Reg, 0x08); //strSensclear
    //ClearBitMask(CollReg,0x80); //ValuesAfterColl
    Write_MFRC522(BitFramingReg, 0x00); //TxLastBists = BitFramingReg[2..0]
 
    serNum[0] = PICC_ANTICOLL;
    serNum[1] = 0x20;
    status = MFRC522_ToCard(PCD_TRANSCEIVE, serNum, 2, serNum, &unLen);

    if (status == MI_OK)
    {
        //Verify card serial number
        for (i=0; i<4; i++)
        { 
            serNumCheck ^= serNum[i];
        }
        if (serNumCheck != serNum[i])
        { 
            status = MI_ERR; 
        }
    }

    //SetBitMask(CollReg, 0x80); //ValuesAfterColl=1

    return status;
} 


/*
 * Function：CalulateCRC
 * Description：Use MF522 to caculate CRC
 * Input parameter：pIndata--the CRC data need to be read，len--data length，pOutData-- the caculated result of CRC
 * return：Null
 */
void CalulateCRC(uchar *pIndata, uchar len, uchar *pOutData)
{
    uchar i, n;

    ClearBitMask(DivIrqReg, 0x04); //CRCIrq = 0
    SetBitMask(FIFOLevelReg, 0x80); //Clear FIFO pointer
    //Write_MFRC522(CommandReg, PCD_IDLE);

    //Write data into FIFO 
    for (i=0; i<len; i++)
    { 
        Write_MFRC522(FIFODataReg, *(pIndata+i)); 
    }
    Write_MFRC522(CommandReg, PCD_CALCCRC);

    //waite CRC caculation to finish
    i = 0xFF;
    do 
    {
        n = Read_MFRC522(DivIrqReg);
        i--;
    }
    while ((i!=0) && !(n&0x04)); //CRCIrq = 1

    //read CRC caculation result
    pOutData[0] = Read_MFRC522(CRCResultRegL);
    pOutData[1] = Read_MFRC522(CRCResultRegM);
}



/*
 * Function：MFRC522_Write
 * Description：write block data
 * Input parameters：blockAddr--block address;writeData--Write 16 bytes data into block
 * return：return MI_OK if successed
 */
uchar MFRC522_Write(uchar blockAddr, uchar *writeData)
{
    uchar status;
    uint recvBits;
    uchar i;
    uchar buff[18]; 
    
    buff[0] = PICC_WRITE;
    buff[1] = blockAddr;
    CalulateCRC(buff, 2, &buff[2]);
    status = MFRC522_ToCard(PCD_TRANSCEIVE, buff, 4, buff, &recvBits);

    if ((status != MI_OK) || (recvBits != 4) || ((buff[0] & 0x0F) != 0x0A))
    { 
        status = MI_ERR; 
    }
        
    if (status == MI_OK)
    {
        for (i=0; i<16; i++) //Write 16 bytes data into FIFO
        { 
            buff[i] = *(writeData+i); 
        }
        CalulateCRC(buff, 16, &buff[16]);
        status = MFRC522_ToCard(PCD_TRANSCEIVE, buff, 18, buff, &recvBits);
        
        if ((status != MI_OK) || (recvBits != 4) || ((buff[0] & 0x0F) != 0x0A))
        { 
            status = MI_ERR; 
        }
    }
    
    return status;
}


/*
 * Function：MFRC522_Halt
 * Description：Command the cards into sleep mode
 * Input parameters：null
 * return：null
 */
void MFRC522_Halt(void)
{
    uchar status;
    uint unLen;
    uchar buff[4]; 

    buff[0] = PICC_HALT;
    buff[1] = 0;
    CalulateCRC(buff, 2, &buff[2]);
 
    status = MFRC522_ToCard(PCD_TRANSCEIVE, buff, 4, buff,&unLen);
}
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