Умная RFID-система учёта вещей: Raspberry Pi + Arduino + Azure IoT

Компоненты и материалы

• Raspberry Pi 2 Model B — 1 шт.
• Arduino UNO — 1 шт.
• UHF RFID-модуль JT2850 — 1 шт.
• UHF RFID-антенна JT606 — 1 шт.

Инструменты

• ПК с Windows 10 и Visual Studio 2015
• Android-телефон

Сервисы и ПО

• Windows 10 IoT Core (на Raspberry Pi)
• Microsoft Azure (Web App, SQL Database, Notification Hub)
• Visual Studio 2015

О проекте

Идея

Вы часто теряете вещи дома? Приклеиваем RFID-тег на предмет, регистрируем в системе. При поиске — запрос с телефона, система опрашивает все RFID-ридеры в комнатах и сообщает, где вещь.

Архитектура

• Несколько UHF RFID-модулей в разных комнатах → каждый подключён к своему Arduino UNO.
• Все Arduino подключены к Raspberry Pi 2 (Windows 10 IoT Core) по последовательным портам.
• При поиске: телефон → Wi-Fi → Raspberry Pi → опрос всех Arduino → чтение RFID → возврат локации ридера → телефон.
• Данные (ID тега, название, тип, комната, фото) хранятся в Azure SQL через Web API.

Настройка Raspberry Pi (Windows 10 IoT Core)

1. Установите Windows 10 IoT Core на Pi 2: руководство.
2. Подключите Pi к ПК патч-кордом. Windows IoT Core Watcher покажет IP-адрес.
3. В Visual Studio 2015: File → New → Project → Visual C# → Background Application (IoT).
4. Properties → Debug: Platform = ARM, Target Device = Remote Machine, Remote Machine = , Uncheck «Use authentication».
5. Пишите код в StartupTask.cs. Отладка: F5 → Remote Machine.

Создание Web API на Azure

1. Visual Studio: New Project → ASP.NET Web Application → MVC (ASP.NET 4.5.2) → No Authentication → Host in the cloud (Azure).
2. Войдите в Azure, создайте Web App + SQL Database.
3. Entity Framework Code First: Tools → NuGet Package Manager → Package Manager Console:

   Install-Package EntityFramework
   Enable-Migrations
   Add-Migration Initial
   Update-Database
   

4. Добавьте модель MyThing (Id, Rfid, Name, Type, Location, Image, Status, CreatedAt, LastUpdatedAt).
5. Scaffold: Controllers → Add → New Scaffolded Item → Web API 2 Controller with actions, using Entity Framework.
6. Publish → Microsoft Azure Web Apps → настройте connection string, Enable Code First Migrations → Publish.

Windows Universal App (клиент)

1. New Project → Windows Universal → Blank App.
2. Замените файлы на MyThingApp из GitHub.
3. Отладка: x64 / Local Machine.

Push-уведомления (Notification Hub)

1. Резервируйте имя приложения в Dev Center.
2. Проект → Store → Associate App with the Store.
3. Создайте Notification Hub в Azure: руководство.
4. В App.xaml.cs добавьте регистрацию канала уведомлений.
5. В Web API MyThingController после создания записи отправляйте toast-уведомление с RFID.

Код

Arduino-скетч для RFID-модуля

#include <SoftwareSerial.h>
SoftwareSerial mySerial(10, 11); // RX, TX

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  while (!Serial) ; // для Leonardo
  mySerial.begin(9600);
}

void loop() {
  if (mySerial.available()) {
    // команда чтения тега
    byte message[] = {0xA0,0x06,0x80,0x00,0x01,0x02,0x01,0xD6};
    mySerial.write(message, sizeof(message));
    // возврат данных в Serial
    if(Serial.available()) Serial.write(mySerial.read());
  }
}

Полный код на GitHub: where-is-my-thing

3D-модели / Чертежи

• uhf_reader_jt2850.svg — векторный чертеж RFID-модуля (4 копии)

Схемы (Fritzing)

Подключение Arduino к UHF RFID модулю: Fritzing.org