PN532 Interface - Einleitung

NFC- Tags beschreiben und auslesen mit dem PN532 NFC Module V3

Ein kleines Projekt um die NFC- Technik besser kennenzulernen. NFC (Near Field Communication) ist eine Technik zum kontaktlosen Austausch von Daten, in diesem Fall mit NFC- Chips. Diese Technik wird zum Beispiel eingesetzt bei bargeldlosen Zahlungen, Zugangskontrollen und Tickets. Auch der neue deutsche Personalausweis hat einen NFC- Chip integriert. Für das Projekt habe ich mir über ebay ein günstiges NFC- Modul, basierend auf den Philips Halbleiter PN532, ausgesucht. Die Elektronik ist zu beziehen unter dem Namen "NFC Module V3" und kostet je nach Bezugsquelle nicht einmal 4 Euro. Das Modul arbeitet mit verschiedenen Standards, welche auf einer Frequenz von 13,56 Mhz basieren.

Im Internet gibt es viele Beispiele mit Source- Code, wie dieses Modul mit Arduino (Mikrocontroller Entwicklungsplattform, in der Regel mit CPUs von ATMEL) betrieben werden kann. Meine Intention war es, das NFC Module V3 jedoch ohne Zwischenhardware direkt am PC betreiben zu können. Dies ist möglich mit einem RS232- Umsetzer und dem Betriebsmodus HSU für serielle Kommunikation (einzustellen über zwei DIP- Schalter auf der Leiterplatte).

Günstige NFC- Hardware (NFC Module V3), basierend auf dem Philips Halbleiter PN532
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PN532 Interface - Hardware

Zusammenbau

Kombiniert mit einem FTDI TTL-232R-5V Kabel und einem kleinen PVC- Gehäuse, macht aus dem Modul ein NFC- Lese- und Schreibgerät für den heimischen Windows PC.

Einzelkomponenten für den Bau eines NFC Lese- und Schreibgerätes

Materialliste

Hier die Auflistung der Hauptkomponenten und deren Bezugsquellen

Bauteil                     Menge   Bezeichnung                  Distributor 
NFC- Modul                  1       PN532 NFC Module V3          ebay.de / aliexpress.com
FTDI- Kabel                 1       FTDI TTL-232R-5V             ebay.de / segor.de
PVC- Gehäuse                1       Strapubox 2412               ebay.de / conrad.de

Verdrahtung und Vorbereitung

Der Anschluss des FTDI- Kabels an das NFC- Modul ist sehr einfach. Das NFC Module V3 unterstützt drei verschiedene Kommunikationsprotokolle (SPI, I2C und Seriell). SPI und Seriell liegen auf den selben Pins. Das Bild zeigt den korrekten Anschluss des TTL-232R-5V Kabels an das Modul. Der DIP- Schalter (unten links) muss auf HSU (wie auf dem Bild zu sehen) geschaltet werden (in der Regel Auslieferungszustand).

Verdrahtung des NFC- Moduls mit einem FTDI- Kabel
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FTDI sw (GND) ... NFC MODUL GND (GND)
FTDI rt (VCC) ... NFC MODUL VCC (VCC)
FTDI ge (RXD) ... NFC MODUL TXD (SDA)
FTDI or (TXD) ... NFC MODUL RXD (SCL)

Damit das Kabel später von der Software erkannt wird, muss über das Programm "FT_Prog" von der FTDI- Herstellerseite der Descriptor auf "PN532" umprogrammiert werden.

Fertiger Aufbau

Das Bild zeigt den fertign Aufbau nachdem alles im Gehäuse verstaut wurde. Zwei Schrauben fixieren die Leiterplatte.

Fertiger Aufbau eines NFC Lese- und Schreibgerätes
Gesamtkosten, je nach Bezugsquelle, ca. 15-20 Euro

Chipvarianten

Zum Austesten habe ich mir ein paar Chips mit unterschiedlichen Standards besorgt. Der einfachste Standard ist der MIFARE Ultralight, welcher auch mit dem Namen NTAG geführt wird. Wenn man die Datenblätter studiert, ist zu sehen, dass alle Typen von der Speicherkonfiguration ähnlich und kompatibel aufgebaut sind. Der MIFARE Classic Standard unterscheidet sich jedoch deutlich von den Ultralight Varianten. Die Speicherkonfiguration hat eine völlig andere Philosophie und ist speziell auf Verschlüsselung ausgelegt.

Ein paar wenige Chipvarianten in Form von Schlüsselanhängern, Aufklebern und Chipkarte.

PN532 Interface - Software für Windows

PN532 Interface Software

Die Software ist rudimentär zum Lesen und Schreiben der Rohdaten entwickelt worden. Momentan unterstütze ich die Chips MIFARE Ultralight / NTAG und MIFRARE Classic. Nicht unterstützte Chips lassen sich meistens trotzdem identifizieren. Vom Personalausweis lässt sich die wechselnde UID und ATS auslesen. Als Information wird der Personalausweis zum Beispiel als MIFARE Plus identifiziert. Der Source- Code liegt dem Projekt mit bei. Das Programm wurde mit CVI von National Instruments geschrieben. Wer Spaß am Entwickeln hat, darf gerne den Code verwenden und weiterentwickeln.

Anzeige UID, ATS und Information zur Identifikation des Chips
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Die Software bietet folgende Features:

• Interface für den Philips Halbleiter PN532
• Lesen von zwei Tags gleichzeitig
• Anzeige der UID mit 4 oder 7 Stellen
• Anzeige der ATS- Information
• Rudimentäre Erkennung von MIFARE- Chips
• Lesen und Schrieben von MIFARE Ultralight / NTAG Chips
• Lesen und Schrieben von MIFARE Classic Chips (wenn man den Schlüssel kennt :-) )

MIFARE Ultralight / NTAG

Interface für MIFARE Ultralight / NTAG Chips. Spezielle Funktionen, wie z. B. Lock Bytes, Counter usw. bitte aus den Datenblättern des jeweiligen zu verwendenden Chips entnehmen. Fehlbenutzung kann Teile des Chips oder sogar den ganzen Chip für immer sperren.

Lesen und schreiben von MIFARE Ultralight / NTAG Chips
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MIFARE Classic

Interface für MIFARE Classic Chips. Spezielle Funktionen, welche im Trailer Block hinterlegt sind usw. bitte aus den Datenblättern des jeweiligen zu verwendenden Chips entnehmen. Fehlbenutzung kann Teile des Chips oder sogar den ganzen Chip für immer sperren. MIFARE Classic Chips lassen sich Grundsätzlich nur durch Kenntnis des KeyA auslesen. Je nach Konfiguration wird auch KeyB benötigt. Chips von Philips benutzen in der Regel FFFFFFFFFFFF als Default- Passwort.

Lesen und schreiben von MIFARE Classic Chips
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Software Download

Download der Windows Software 'PN532_Interface'. Das ZIP-Archiv an einer beliebigen Stelle entpacken. Die Software kann ohne Installation direkt aus dem Verzeichnis gestartet werden.
PN532_Interface.zip

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