【電子工作】M5Stack RFID Unit2 + ESP32 + Attinyでパソコンの画面をロック・解除する

ESP32! 電子工作って楽しいよね。

今回はESP32とM5Stack RFID unit2、ATtiny85を使って
カードをかざすとPCロックを解除して、カードを離すとPCロックをするモジュールを作ったのでやり方を書き溜め。

RFID-RC522の記事はそこそこあるんだけど、電波法的に怖い。

電子工作ってすごい楽しんだけど、あまりネット上に情報がないんだよね。苦戦したことが多かったので残しておきたい。

カードホルダーを3Dプリンタで作った！
カードを置くとPC ロック解除して、取ると画面ロック！ pic.twitter.com/xV0VeE59UY
— のりお。 (@norio_ya) January 21, 2023

Rustを使って電子工作がしたかったんだけど、Arduino IDEが便利すぎて開発速度が違いすぎたのでRustは断念。

Arduino IDEは必要なのでダウンロードする。

IDEが役に立った人はちょっとでもいいのでArduino に寄付してあげてね。電子工作するうえで本当に便利なので。

さて、実際にモジュールを繋いだ時の完成図はこんな感じ。

とりあえず動くところがみたかったので見た目は気にしないでくれ。

ちなみに、カードホルダーは３Dプリンターでつくったよ。

ESP32とRFID UnitはI2C通信で、ESP32とAttiny85の通信もI2Cを使ってるよ。

実際にやっていることはすごいことしていなくて、MFRC522_I2C のライブラリを呼び出しているだけなんだよね。あとはピンを繋ぐだけでできます（笑）

使ったもの

ATTinyユニットである必要はないんだけどね。

ESP32 DEVKIT V1

3年ぐらい前に沢山買ったったやつ。

ATTINY85 Micro USB

今回キーボード入力用に使うマイコン

M5Stack用WS1850S搭載 RFID 2ユニット

RFIDを読み取るためのユニット

電波法的に安心できるのがこれくらいなので、みんなこれ使うんじゃない？

NFCカード

RFIDユニットで読み取るためのカード

ケーブル類

ケーブル類は複数必要。はんだ付けはめんどくさいのでワイヤーでつなぐだけでとりあえず動作できるので今回はそうしました。

ロック解除の流れ

RFIDユニットに設定したカードをかざす
ESP32がRFIDユニットの値を受け取って、ATTinyユニットにopen命令を送る
ATTinyがopen命令を受け取ったら、パスワードを入力してEnterキーを押す

画面ロックの流れ

RFIDユニットからカードを離す
ESP32がカードが離れたことを検知して、ATTinyユニットにclose命令を送る
ATtinyがclose命令を受け取ったら、Winコマンド+lを入力する

ESP32側

ESP32側はやることが2つある。

RFID Unitから値を受け取る
Attinyに値を送る

なのでポイントはWireを2つ使用すること。

今回はWire1.begin(32, 25); の部分がAttiny用にWireを割り当てているところです。

ESP32は2つのI2C通信ができるが便利。

#include &lt;SPI.h&gt;
#include "MFRC522_I2C.h"
#include &lt;Wire.h&gt;

#define SLAVE_ADDR 0x50

byte nuidPICC&#91;4];
const char closeC&#91;] = "lock";
const char openC&#91;] = "open";
MFRC522 mfrc522(0x28);

void setup() {
  Wire.begin();
  mfrc522.PCD_Init();
  delay(4);
  Wire1.begin(32, 25);
  onRFID = 0;
}

void loop() {
  if (!mfrc522.PICC_IsNewCardPresent() &amp;&amp; !mfrc522.PICC_IsNewCardPresent()) {
    if (onRFID != 0) {
      onRFID = 0;
      Wire1.beginTransmission(SLAVE_ADDR);
      for (int i = 0; i &lt; strlen(closeC); i++) {
        Wire1.write(closeC&#91;i]);
      }
      Wire1.endTransmission();
    }
    return;
  } else {
    if (!mfrc522.PICC_ReadCardSerial()) {
      delay(50);
      return;
    }

    String hexString = convertHex(mfrc522.uid.uidByte, mfrc522.uid.size);    
    if (hexString.equals("NFCカードのユニークID")) {
      if (onRFID == 1) {
      } else {
        onRFID = 1;
        Wire1.beginTransmission(SLAVE_ADDR);
        for (int i = 0; i &lt; strlen(openC); i++) {
          Wire1.write(openC&#91;i]);
        }
        Wire1.endTransmission();
        delay(1000);
      }
    }
  }
}
String convertHex(byte *buffer, byte bufferSize) {
  String hexstring = "";
  for (byte i = 0; i &lt; bufferSize; i++) {
    if (buffer&#91;i] &lt; 0x10) {
      hexstring += '0';
    }
    hexstring += String(buffer&#91;i], HEX);
  }
  return hexstring;
}
String HexString2ASCIIString(String hexstring) {
  String t = "", sub = "", r;
  char buf&#91;3];
  for (int i = 0; i &lt; hexstring.length(); i += 2) {
    sub = hexstring.substring(i,i+2);
    sub.toCharArray(buf,3);
    char b = (char)strtol(buf,0,16);
    if (b == '\0')
      break;
    t += b;
  }
  return t;
}

#include <SPI.h>

#include "MFRC522_I2C.h"

#include <Wire.h>

#define SLAVE_ADDR 0x50

byte nuidPICC[4];

const char closeC[] = "lock";

const char openC[] = "open";

MFRC522 mfrc522(0x28);

void setup() {

Wire.begin();

mfrc522.PCD_Init();

delay(4);

Wire1.begin(32, 25);

onRFID = 0;

}

void loop() {

if (!mfrc522.PICC_IsNewCardPresent() && !mfrc522.PICC_IsNewCardPresent()) {

if (onRFID != 0) {

onRFID = 0;

Wire1.beginTransmission(SLAVE_ADDR);

for (int i = 0; i < strlen(closeC); i++) {

Wire1.write(closeC[i]);

}

Wire1.endTransmission();

}

return;

} else {

if (!mfrc522.PICC_ReadCardSerial()) {

delay(50);

return;

}

String hexString = convertHex(mfrc522.uid.uidByte, mfrc522.uid.size);

if (hexString.equals("NFCカードのユニークID")) {

if (onRFID == 1) {

} else {

onRFID = 1;

Wire1.beginTransmission(SLAVE_ADDR);

for (int i = 0; i < strlen(openC); i++) {

Wire1.write(openC[i]);

}

Wire1.endTransmission();

delay(1000);

}

String convertHex(byte *buffer, byte bufferSize) {

String hexstring = "";

for (byte i = 0; i < bufferSize; i++) {

if (buffer[i] < 0x10) {

hexstring += '0';

}

hexstring += String(buffer[i], HEX);

}

return hexstring;

}

String HexString2ASCIIString(String hexstring) {

String t = "", sub = "", r;

char buf[3];

for (int i = 0; i < hexstring.length(); i += 2) {

sub = hexstring.substring(i,i+2);

sub.toCharArray(buf,3);

char b = (char)strtol(buf,0,16);

if (b == '\0')

break;

t += b;

}

return t;

}

ATtiny側

ATTiny側は、ESP32から文字列を受け取って、その内容によってキーボード入力を行う。

自宅のPCで使う用なのでパスワードはハードコードしてるよ。

ATTinyについては参考になるサイトがあったので、TinyWireSのライブラリは読んでない（笑）

#include "DigiKeyboard.h"
#include "TinyWireS.h"
#define SLAVE_ADDR 0x50
#define KEY_DELETE 76

void receiveEvent(uint8_t howMany) {
  digitalWrite(1, HIGH);
  char sendText&#91;256];
  memset(sendText, 0, sizeof(sendText));
  for (int i = 0; i &lt; howMany; i++) {
    sendText&#91;i] = TinyWireS.receive();
  }
  int lock_output = strcmp(sendText, "lock");
  if (lock_output == 0) {
    DigiKeyboard.sendKeyStroke(0);
    DigiKeyboard.sendKeyStroke(KEY_L, MOD_GUI_LEFT);
  }
  int open_output = strcmp(sendText, "open");
  if (open_output == 0) {
    delay(1000);
    DigiKeyboard.println("OpenPassword");
    DigiKeyboard.sendKeyStroke(KEY_ENTER);
  }
  digitalWrite(1, LOW);
}
void setup() {
  digitalWrite(0, HIGH);  // turn the LED on (HIGH is the voltage level)
  digitalWrite(1, HIGH);
  TinyWireS.begin(SLAVE_ADDR);
  TinyWireS.onReceive(receiveEvent);
  delay(1000);
  digitalWrite(0, LOW);
  digitalWrite(1, LOW);
}
void loop() {
  TinyWireS_stop_check();
  DigiKeyboard.delay(100);
}

#include "DigiKeyboard.h"

#include "TinyWireS.h"

#define SLAVE_ADDR 0x50

#define KEY_DELETE 76

void receiveEvent(uint8_t howMany) {

digitalWrite(1, HIGH);

char sendText[256];

memset(sendText, 0, sizeof(sendText));

for (int i = 0; i < howMany; i++) {

sendText[i] = TinyWireS.receive();

}

int lock_output = strcmp(sendText, "lock");

if (lock_output == 0) {

DigiKeyboard.sendKeyStroke(0);

DigiKeyboard.sendKeyStroke(KEY_L, MOD_GUI_LEFT);

}

int open_output = strcmp(sendText, "open");

if (open_output == 0) {

delay(1000);

DigiKeyboard.println("OpenPassword");

DigiKeyboard.sendKeyStroke(KEY_ENTER);

}

digitalWrite(1, LOW);

}

void setup() {

digitalWrite(0, HIGH); // turn the LED on (HIGH is the voltage level)

digitalWrite(1, HIGH);

TinyWireS.begin(SLAVE_ADDR);

TinyWireS.onReceive(receiveEvent);

delay(1000);

digitalWrite(0, LOW);

digitalWrite(1, LOW);

}

void loop() {

TinyWireS_stop_check();

DigiKeyboard.delay(100);

}

質問があったら気軽にしてね。

わかる範囲なら答えるよー。