Controllo degli accessi con Raspberri Pi - Installazione del software

Bene, ora che sapete costruire la board aggiuntiva e una vaga idea di come funzioni il software, è ora di installarlo e vederlo in azione.

Per prima cosa dovete scaricare i sorgenti sul Raspberry da github. Se non avete git, fate che installarlo (pacchetto git-core) che è comunque una dipendenza (lo usa lo script di aggiornamento firmware, rpi-update).
A questo punto lanciate
git clone https://github.com/pierinz/citofonoweb.git
per ottenere l'ultima versione di Citofonoweb, e
cd citofonoweb
per entrare nella cartella appena creata.

Ora possiamo dare un'occhiata ai contenuti:

- LICENSE, README.md e TODO contengono le informazioni relative al software;
- la cartella examples contiene esempi di file di configurazione, nello specifico aiuta a configurare lighttpd;
- il Makefile ovviamente serve per compilare e installare il tutto;
- tutto quel che resta sono i sorgenti.

Prima di procedere con l'installazione bisogna installare le dipendenze:
apt-get install lighttpd php5-cgi php5-cli php5-sqlite git-core rsync lsb-release usbutils binutils at psmisc diffutils ntpdate sqlite3
Inoltre, bisogna scaricare e compilare i sorgenti che forniscono il comando "gpio" (sul sito https://projects.drogon.net/raspberry-pi/wiringpi/download-and-install/).
Una volta fatto, basta lanciare make && make install.

Se avete eseguito tutti i passaggi correttamente, non dovreste aver ottenuto errori. In questo caso, potete configurare lighttpd secondo le direttive che trovate nella cartella examples, e riavviarlo con /etc/init.d/lighttpd restart.

Infine, aprite un browser sul vostro PC e puntatelo su http://indirizzoraspberry/Citofonoweb per accedere all'interfaccia web.

Controllo degli accessi con Raspberri Pi - Collegamenti elettrici

Come preannunciato, oggi spiegherò come costruire la board aggiuntiva che trasforma il Raspberry Pi in CitofonoWeb.

La board una volta assemblata

Come avevo scritto ieri, i componenti necessari sono:

- 1 scheda di prototipazione

- 1 ULN2003 o ULN2803

- 1 relé con bobina a 5V

- 1 led verde

- filo elettrico, stagno, saldatore e quant'altro 

- zoccoli, morsetti e cose simili

Lo schema elettrico è questo:

Come potete notare i primi collegamenti sono abbastanza semplici, il pin 17 pilota un led di stato che si illumina quando la board è in funzione, il pin 21 (opzionale) può gestire un bottone per aprire la porta (senza autenticazione), il pin 23 illumina un led rosso (per indicare accesso negato).
I pin 18 e 24 richiedono una piccola spiegazione aggiuntiva.

I GPIO del Raspberry funzionano a 3.3V con una corrente massima di 50mA, assolutamente inadatta a pilotare un relé, per questo motivo hanno bisogno di essere "amplificati" a 5V.
L'uscita 5V del Raspberry è perfetta a questo scopo perché può erogare circa 300mA (potete trovare ulteriori informazioni qui), però non può essere pilotata.
Usiamo quindi un array di transistor darlington (l'ULN 2003): quando viene "acceso" il GPIO 18, il pin 1 dell'ULN viene alimentato, e manda a terra il pin del lato opposto, ovvero il 16. Quando il pin 1 non è alimentato, il circuito dalla parte del pin 16 rimane aperto.

Come bonus l'ULN2003 è fornito di diodi, che evita di dover aggiungere un diodo al relé per evitare il contraccolpo induttivo della bobina.

Controllo degli accessi con Raspberri Pi - Introduzione

Preambolo

Dunque, qualche tempo fa nell'azienda in cui lavoro avevano tirato fuori dal cappello magico l'idea di prendere tutte le porte esterne e sostituirne la vecchia banale serratura con un sistema di apertura a tessera magnetica.

Controllo accessi con lettore RFID

Subito ci siamo scontrati con numerosi problemi: innanzitutto le porte sono parecchie e sono molto distanti tra loro, e il numero di dipendenti da abilitare su ciascuna era di gran lunga superiore alla decina, dunque era fondamentale un sistema centralizzato per configurare gli accessi.
Inoltre, si voleva poter configurare per ogni porta e ogni dipendente un orario di ingresso. E soprattutto, poter riutilizzare i badge già utilizzati per il rilevamento presenze (e non dover inserire i relativi dati da capo).

A questo punto ci è stato evidente che una soluzione sviluppata ad hoc sarebbe stata più razionale ed economica che cercare di creare un qualche accrocchio unendo soluzioni preesistenti.
È nato così il progetto "CitofonoWeb" (dopo capirete il significato del nome), sotto licenza GPL-2.

Come funziona

Il funzionamento volevo che fosse più semplice possibile, ma che allo stesso tempo avesse un'elevata compatibilità e fosse estendibile senza troppi grattacapi. Con un occhio di riguardo anche al costo finale dell'attrezzatura.

La prima cosa che ho previsto è che ogni Raspberry gestisca una sola porta. Questo perché le uscite sono limitate, e perché farne gestire più di una avrebbe reso più complesso il codice. Inoltre, è molto raro che due porte siano così vicine da essere collegate allo stesso Raspberry.

La seconda cosa su cui ho ragionato è che gli accessi devono essere configurabili in maniera comoda, e per questo motivo il Raspberry deve essere collegato in rete locale, tuttavia a parte la configurazione iniziale dovrebbe poter funzionare anche off-line.

Bisogna però considerare che essendo senza RTC (l'orologio interno), il dispositivo deve sincronizzarsi con un time server per sapere la data e l'ora. In alternativa, è possibile montare un RTC con meno di una decina di euro. Questo rende possibile anche l'eventuale collegamento del device alla rete locale via wireless.

La terza condizione che mi premeva era di supportare il maggior numero possibile di lettori di badge senza dover scrivere una quantità allucinante di codice.

A questo punto ho considerato il flusso di lavoro, che ho immaginato simile a un citofono: quando qualcuno suona al campanello, chi risponde deve riconoscere la persona alla porta e poi decide se aprire o no.

Allo stesso modo, quando un utente striscia il suo badge, il Raspberry prende i dati dal MSR (lettore banda magnetica), li elabora, li confronta con i suo database e infine decide se aprire la porta.

Il RaspBerry Pi (sotto) e la scheda aggiuntiva di CitofonoWeb (sopra)

Sviluppo hardware - componenti usati

Componenti fondamentali:

- 1 elettroserratura (o incontro elettrico)

- 1 MSR

- 1 Raspberry Pi

- 1 scheda SD da almeno 1 GB (compatibile con il Raspberry)

- 1 cavo flat per l'uscita GPIO del Raspberry

- 1 scheda di prototipazione

- 1 ULN2003 o ULN 2803, come più vi piace

- 1 relé con bobina a 5V (io ho usato il Finder 32.21.7.005.2000, scegliete in base all'elettroserratura)

- 1 alimentatore 5V con almeno 1000mA (anche da 800mA potrebbe bastare, ma meglio stare sicuri)

- 1 cavo microUSB

- 1 cavo ethernet

- 1 alimentatore elettroserratura

- 1 led verde

- 1 scatola di derivazione (se non avete già un posto dove mettere il tutto)

- filo elettrico, stagno, saldatore e quant'altro 

- per un lavoro ben fatto, due zoccoli per il relé e l'ULN2003/2803, e qualche morsetto

Ci sono inoltre parecchi elementi opzionali, potete scegliere se montarli o no a vostra discrezione (capirete a cosa servono leggendo il resto):

- 1 cicalino (richiede relé aggiuntivo)

- 1 led rosso

- 1 led giallo

- 1 pulsante

- 1 resistenza da 10KΩ

- 1 modulo RTC

Adesso iniziate a meditarci su, ci vediamo domani con la Parte 1 - Collegamenti elettrici.

Raspberry Pi, miglior acquisto di sempre

Probabilmente vi hanno già stressato a sufficienza da altre parti con questa notizia (peraltro datata) ma, dato che la maggior parte di ciò che scriverò qui riguarda questo arnese, ve ne parlo brevemente.

Il Raspberry Pi è un PC in miniatura in grado di far girare distribuzioni GNU/Linux quali Debian, Fedora, Arch, Gentoo e tutte quelle che supportano l'architettura armv7.

Dispone di un processore ARM, 256 MB di memoria RAM (da poco pare ne monti 512), scheda video con connettore HDMI e RCA, scheda audio, 2 porte USB, una porta ethernet e come unità disco richiede una SD card. In più, ha una manciata di I/O programmabili (GPIO) vagamente paragonabili a quelli presenti su Arduino (che è comunque un prodotto completamente diverso).

Le connessioni del Raspberry Pi

Ma, dato che di board ARM che supportano Linux ne esistono già a pacchi (BeagleBoard, BeagleBone, Pandaboard e chi più ne ha più ne metta), perché tanto entusiasmo?
Per il motivo più banale del mondo: costa estremamente poco (circa 40 euro).
Difatti il primo stock è andato a ruba, e continua a vendere tanto che su RS e Farnell spesso non è direttamente disponibile.

Date le piccole dimensioni e la discreta capacità di calcolo, è possibile utilizzarlo per scopi quali:
- media center con XBMC (è in grado di riprodurre alcuni formati video in alta definizione 1080p)
- webserver casalingo
- NAS con un hard disk usb (anche se è blasfemia un NAS con scheda di rete 10/100)
- piattaforma per retrogaming (con molto impegno, probabilmente ne riparlerò in futuro)

Su http://elinux.org/RPi_Hub ci sono tutte le informazioni necessarie su ogni singolo componente, sulle periferiche compatibili e sulle distribuzioni disponibili. Un ottimo punto di partenza per esplorare le potenzialità di questo dispositivo.

Domani parlerò di un progetto basato sul Raspberry Pi che ho sviluppato per l'azienda in cui lavoro e che verrà rilasciato con licenza GPL-2.