RFID DOMINATOR - stopky pre Airsoft | Paintball

Entity v hre RFID DOMINATOR pre Airsoft:

Tím RED

Tím GRE

Rozhodca

Eraser

Popis projektu RFID DOMINATOR pre Airsoft:

DOMINATOR (Domination Timer) je zariadenie (stopky) navrhnuté pre 2 tímy, ktoré proti sebe hrajú. Stopky sú vhodné pre Airsoft / Paintball herný mód DOMINATION, resp. Capture Hill. Pozostávajú z mikrokontroléra ATmega328P (AVR), ktorý môže byť súčasťou vývojového kitu Arduino (Uno / Nano / Pro Mini), alebo je použitý samostatne (standalone). Pre vizualizáciu časov sa využíva LCD znakový displej (rozmer 16x2 alebo 20x4), ktorý je pripojený k mikrokontroléru a komunikuje s ním. Časy sú vypísané v dvoch riadkoch pod sebou a sú dynamicky aktualizované v prípade, že je na bode aktívny tím (bod obsadený niektorým tímom). Stopky sú vybavené indikačnými LED diódami vo formách jednotlivých tímov, ktoré signalizujú aktívny tím na bode a hlásičom (piezomeničom), ktorý oznamuje zmenu na bode po priložení RFID karty. Do hry sú implementované tímy - RED tím a GRE tím, ktoré proti sebe hrajú a snažia sa o obsadenie bodu a jeho následné udržanie po čo najdlhší čas. Na začiatku hry sú na displeji vypísané časy 00 hodín, 00 minút, 00 sekúnd pre RED tím, GRE tím. Každý z členov tímu je vybavený RFID čipom, ktorý je integrovaný v náramku (alebo v karte / kľúčenke). RFID čip vysiela svoj jedinečný identifikátor - UID (unique ID), ktorý je načítaný RFID čítačkou a overený v logike systému ku ktorej entite (tímu) patrí. Jednotlivé náramky môžu byť farebne odlíšené (červené, zelené podľa tímu a funkcie entity), čo umožňuje ich rýchlejšiu distribúciu hráčom, ale aj ich archiváciu a uskladnenie podľa farieb. Tím RED obsadí bod v momente, keď člen tímu RED priloží svoju kartu k RFID čítačke. Táto akcia spustí buzzer, ktorý ohlási zmenu na bode krátkym pípnutím. Následne sa rozsvieti LED dióda tímu RED na tomto stanovišti a na displeji sa začne pripočítavať čas pre tento tím do momentu priloženia karty člena tímu GRE, Rozhodcu, alebo Erasera. V prípade, že bod obsadí hráč tímu GRE a priloží kartu k RFID čítačke, túto zmenu ohlási buzzer krátkym pípnutím, rozsvieti sa LED dióda tímu GRE (LED dióda tímu RED zhasne), aktuálny čas tímu RED sa zastaví a počíta sa čas tímu GRE, ktorý bod obsadil.

Ak svoju RFID kartu priloží Rozhodca, bežiaci čas sa zastaví na aktuálnej hodnote. Bod sa stáva neutrálnym, LED dióda aktívneho tímu zhasne. Zastavenie času trvá do momentu, kým priloží svoju kartu člen tímu RED, alebo tímu GRE. Tento typ karty je tak vhodný pre dočasné zastavenie prebiehajúcej hry, kontrolu zásahu hráča, či zranenia. Zároveň môže byť karta použitá pri ukončení kola hry, pre vyhodnotenie kola, respawn tímov pred pokračovaním. Ak kartu priloží Eraser, oba časy sa zastavia a zároveň sa vynulujú na počiatočnú hodnotu 00 hodín, 00 minút, 00 sekúnd, ktorá sa vypíše na displej. Karta Eraser slúži pre reštart hry, inicializáciu novej hry bez nutnosti power-on cyklu. RFID čítačka reaguje na priloženie RFID karty okamžite vrátane celej logiky projektu Dominator. Projekt je vhodný pre Airsoft akcie, športové areály, čí Airsoft tímy, ktoré si môžu zariadenie Dominator zostrojiť s vlastným hardvérom. Firmvér je univerzálny, ktorý vychádza zo schémy zapojenia, možno využiť aj dostupný DPS návrh pre výrobu dosky plošných spojov. Výhodou projektu RFID DOMINATOR je, že licencia používania oprávňuje používateľa klonovať a vytvoriť si X bodov s totožnou konfiguráciou prostredníctvom strojového kódu. Strojový kód (.hex) je formát skompilovaného firmvéru pre projekt RFID Dominator pre dodané UID RFID kariet, ktoré sú pred kompiláciou do kódu vložené. Do hry je tak možné umiestniť ľubovoľný počet nezávisle na sebe fungujúcich RFID DOMINATOR bodov, ktoré reagujú na totožné RFID karty podľa jednotnej konfigurácie. Systém RFID Dominator je vyladený, je ho možné okamžite nasadiť do hry. Nahrávanie firmvéru trvá do 10 sekúnd cez XLoader.

Výpis časov na LCD znakovom displeji 20x4:

Kompatibilný riadiaci hardvér pre RFID DOMINATOR:

Arduino UNO

Arduino Nano

ATmega328P - DIP28

ATmega328P - SMD

Kompatibilné periférie pre RFID DOMINATOR:

LCD znakový displej 16x2 / 20x4

I2C prevodník pre LCD displej

RFID čítačka NXP RC522

RFID čipy štandardu ISO/IEC 14443-A

Hlásič

2x LED diódy

Princíp funkčnosti projetku RFID DOMINATOR po hardvérovej stránke:

RFID čítačka NXP RC522 komunikuje s mikrokontrolérom (Arduino / samostatný čip ATmega328P) po SPI zbernici s hodinovým signálom (SCLK) 4 MHz. Čítačka RC522 reaguje na RFID čip vo vzdialenosti približne 3 cm od antény, pričom má konfigurovateľný zisk antény v rozsahu 18 až 48 dB (48 dB je použité vo finálnej aplikácii pre DOMINATOR). Načítava UID (identifikátor) RFID čipov v dosahu, preposiela tento identifikátor Arduinu. Arduino načítanú adresu karty porovná v multipodmienke, spustí pípnutie buzzra, aplikuje digitálne stavy na LED diódy, beží na ňom univerzálne počítadlo riadené internou funkciou millis(), ktoré zodpovedá za počítanie oboch časov. Na základe splnenej podmienky sa začne počítadlo aplikovať na daný tím, ktorému UID prislúcha a počítadlo času beží. Čas je vykreslený na LCD znakový displej 16x2 alebo 20x4. Dáta času sú posielané po I2C zbernici s hodinový signálom (SCL) 100 kHz (Standard Speed). Aby bola obnova displeja čo najrýchlejšia, prepisuje sa iba číslo na danej pozícii (daný znak). Hodiny a minúty a sekundy sú prepisované iba pri zmene a vždy len pre daný tím. Pri vážnom záujme možno vytvoriť firmvér v strojovom kóde pre ATmega328P na mieru aj pre iné typy RFID čítačiek: RDM6300, PN532, Wiegand W26, zvýšenie hodinového signálu I2C zbernice až na 400 kHz (Fast Speed). Možné rozšírenie firmvéru pre hru DOMINATOR na 3 alebo 4 tímy.

Určenie projektu RFID DOMINATOR:

Projekt RFID DOMINATOR je z hľadiska jeho univerzálnosti vhodný pre implementáciu do Airsoft akcií a s možnosťou klonovania firmvéru je tak možné do herného poľa osadiť X DOMINATOR bodov s identickým firmvérom, o ktoré môžu hráči hrať s rovnakými RFID kartami. DOMINATOR sa hodí aj pre tímy, športové areály a ihriská ktoré tak môžu týmto zariadením rozšíriť ponúkané služby a herné módy pre rôzny počet hráčov. Ak sú RFID karty, náramky, respektíve kľúčenky farebne odlíšené, je veľmi ľahké a univerzálne ich distribuovať hráčom na základe ich tímu. Jednoduchá je aj ich archivácia. Použitie kariet, náramkov, respektíve kľúčeniek je ľahké a zvládnu to všetky vekové kategórie v Airsoft hrách. Samotný RFID čip je chránený v plastovom puzdre, nevadí mu blato, špina, voda, mráz, je plne bezúdržbový. Nemá batériu, čip aktivuje RFID čítačka, ktorá ho vysielaným elektromagnetickým poľom nabije a umožní mu vyslať UID - identifikátor ak je v dosahu RFID čítačky. DOMINATOR je vhodný pre herné módy s rovnakým počtom hráčov v oboch tímoch, napr. DOMINATION, Capture Point (Points v prípade viac klonovaných DOMINATOR bodov). Využitie je predovšetkým pre športy Airsoft, Paintball, Nerf Wars.

Ukážka funkčnosti - RFID DOMINATOR:

Výroba DPS pre RFID DOMINATOR v Číne / na Slovensku

DPS je možné nechať si vyrobiť na Slovensku u PB Spoj, kde dokážu vyrobiť obojstrannú DPS. Výrobu je možné zrealizovať napríklad v Číne, kde dokážu vyrobiť obojstrannú DPS z GERBER návrhu. Jeden z najpopulárnejších a najlacnejších výrobcov je JLCPCB, kde je možné GERBER súbory priamo nahrať ako .zip archív. DPS sa vizualizuje, automaticky sa nastavia vrsty, rozmery DPS, obojstranná DPS. Výroba trvá 1-2 dni. Kedysi sa tento výrobca preslávil akciou výroby 10 kusov PCB za 2 doláre.

Dnes JLCPCB umožňuje vyrobiť 5 kusov tejto DPS pre RFID DOMINATOR za 6.96€, 10 kusov za 10.16€ (aktuálne k januáru 2021, ceny stúpajú). Preprava - dostupná najlacnejšia alternatíva za 7.44€ až po DHL s doručením do 3-5 pracovných dní, pričom cena prepravy je 23.16€. JLCPCB automaticky aplikuje zľavový kupón na 8€ pre prepravu, ktorý vám pridelí po registrácii. Teda s najlacnejšou prepravnou alternatívou s doručením do 25 dní je táto preprava pri prvom nákupe zdarma vďaka kupónu. Zaujímavým výrobcom PCB je aj AISLER, ktorý ponúka výrobu DPS od 3 kusov s cenou cca 7,6€ za kus s poštovným zdarma, prípadne ponúka aj možnosť doručenia za príplatok cez UPS. Taktiež je možné využiť aj iných dostupných výrobcov, napríklad: PCBWay, AllPCB, NextPCB, SeeedStudio, ktorí majú technológiu pre výrobu DPS strojovou metódou z GERBER súborov.

Pin headre v DPS návrhu:

Distančné stĺpiky v DPS návrhu:

Rozmery súčiastok:

Tabuľkové zapojenie vývodov - RFID DOMINATOR - plne odpovedá schéme zapojenia:

Dostupný firmvér (Shareware) - RFID DOMINATOR

Ukážka funkčnosti - Shareware RFID DOMINATOR:

---

Program pre načítanie UID adries RFID kariet pre DOMINATOR

---

Program slúži na načítanie identifikátorov (UID) RFID tagov, kariet, ktoré budú použité v programe pre RFID DOMINATOR - tento zdrojový kód nereprezentuje RFID DOMINATOR, ani jeho logiku!. Výpis UID RFID karty sa realizuje do sériového (UART) monitoru - použitá rýchlosť 9600 baud/s (znakov za sekundu). Výpis je vhodné ukladať a prepísať do prehľadného .xls (EXCEL) dokumentu, ktorý uľahčí správu priradených RFID kariet ku konkrétnym tímom a entitám pre finálnu aplikáciu RFID DOMINATOR, ktorej strojový kód je viazaný na dodané UID kariet. Pre úspešné nahratie zdrojového kódu pre načítanie UID kariet je nutné importovať knižnicu MFRC522 do vášho prostredia Arduino IDE.

---

Dostupné knižnice pre mikrokontroléry (Arduino)

---

Archív knižnice (.zip) rozbaliť do C:/Používatelia/[Používateľ]/Dokumenty/Arduino/libraries

Názov knižnice	Funkcia knižnice	Stiahnuť
MFRC522	Knižnica pre AVR mikrokontroléry (ATmega) Arduino Uno / Nano / Mega. Umožňuje komunikovať s RFID čítačkou NXP RC522 po SPI zbernici.	Stiahnuť

---

Príklad uložených UID RFID kariet - Excel dokument .xls:

---

---

Excel (.xls) šablóna pre zápis UID - ON-line Google Tabuľky:

Šablóna dostupná aj v offline verzii .xlsx formáte: Template.xlsx

/*|-------------------------------------------------|*/
/*|Názov: Načítanie UID RFID kariet                 |*/
/*|Popis: Načíta prostredníctvom RFID čítačky RC522 |*/
/*|adresu RFID karty, ktorá je priložená a vypíše   |*/
/*|UID na UART rozhranie.                           |*/
/*|Zaznamenané UID kariet sa použijú pre DOMINATOR  |*/
/*|Autor: Bc. Martin Chlebovec                      |*/
/*|E-mail: martinius96@gmail.com                    |*/
/*|Licencia pouzitia: MIT                           |*/
/*|Revízia: 12. Marec 2021                          |*/
/*|-------------------------------------------------|*/


// Šablóna - Google SpreadSheet: https://docs.google.com/spreadsheets/d/1EHpdJi8v84eJ-6ExEPT6JuPkxI9Tfbm8v85zGRFvJ1Q/edit?usp=sharing


/*
 * Typical pin layout used:
 * -----------------------------------------------------------------------------------------
 *             MFRC522      Arduino       Arduino   Arduino    Arduino          Arduino
 *             Reader/PCD   Uno/101       Mega      Nano v3    Leonardo/Micro   Pro Micro
 * Signal      Pin          Pin           Pin       Pin        Pin              Pin
 * -----------------------------------------------------------------------------------------
 * RST/Reset   RST          9             5         D9         RESET/ICSP-5     RST
 * SPI SS      SDA(SS)      10            53        D10        10               10
 * SPI MOSI    MOSI         11 / ICSP-4   51        D11        ICSP-4           16
 * SPI MISO    MISO         12 / ICSP-1   50        D12        ICSP-1           14
 * SPI SCK     SCK          13 / ICSP-3   52        D13        ICSP-3           15
 *
 */
#include <SPI.h>
#include <MFRC522.h>
#define SS_PIN 10
#define RST_PIN 9

MFRC522 rfid(SS_PIN, RST_PIN); // Instance of the class
void setup() {
  Serial.begin(9600);
  while (!Serial);
  SPI.begin();
  rfid.PCD_Init(); // Init MFRC522
  rfid.PCD_SetAntennaGain(112); // set to max (00001110)
  rfid.PCD_DumpVersionToSerial();
}

void loop() {
  if (rfid.PICC_IsNewCardPresent() && rfid.PICC_ReadCardSerial()) {
    Serial.print(F("Card UID: "));
    dump_byte_array(rfid.uid.uidByte, rfid.uid.size);
    Serial.println();
    Serial.print(F("PICC type: "));
    MFRC522::PICC_Type piccType = rfid.PICC_GetType(rfid.uid.sak);
    Serial.println(rfid.PICC_GetTypeName(piccType));
    rfid.PICC_HaltA();
    rfid.PCD_StopCrypto1();
  }

}

void dump_byte_array(byte *buffer, byte bufferSize) {
  for (byte i = 0; i < bufferSize; i++) {
  }
  Serial.print("Nacitany kod: ");
  unsigned long kod = 10000 * buffer[4] + 1000 * buffer[3] + 100 * buffer[2] + 10 * buffer[1] + buffer[0]; //finalny kod karty
  Serial.println(kod);
}

---

Použitia výstupu programu do hlavnej RFID Dominator aplikácie:

---

Zaznamenané UID RFID kariet pre RED, GRE, rozhodcu a erasera sú vložené do polí. Polia môžu byť ľahko škálovateľné pre rozšírenie počtu hráčov, rozhodcov... UID je potrebné dodať v .xls výstupe. Možno použiť verejnú šablónu pre Google Tabuľky vyššie nad zdrojovým kódom (ikona Google SpreadSheet). Celé polia sú uložené do flash pamäte mikrokontroléru ako rad-only segmenty, teda polia nemusia bežať v RAM pamäti zaberať tak operačnú pamäť, ktorú DOMINATOR využíva pre plynulé počítanie časov. Zároveň sú polia nerozšíriteľné za behu programu. Ich nastavenie, veľkosť je fixné pre konkrétnu aplikáciu na mieru. Štandardný program RFID DOMINATOR-a pre 10x UID pre RED i GRE tím a 2x UID pre Rozhodcu a Erasera (celkovo 24x UID) zaberá 9512 bajtov flash pamäte, t.j. 30% a 501 bajtov pamäte RAM, t.j. 24%. Statické reťazce (const) premenné uložené do PROGMEM. Pre statické výpisy na UART monitor, prípadne na LCD znakový displej použité F makro.

---

I2C Scanner - program pre načítanie adresy I2C prevodníka pre LCD displej

---

Očakávaný výstup programu I2C Scanner:

---

Knižnica Wire je vstavaná do Arduino IDE, nie je nutná jej inštalácia. Program je možné skompilovať a overiť komunikáciu po I2C zbernici s LCD znakovým displejom. I2C prevodník je vhodné pripojiť k Arduinu na hardvérové I2C vývody (SCL na A5, SDA na A4) ešte pred nahratím programu, stačí aj bez dispelja. Načítanú adresu displeja je nutné dodať pre úspešný build pre Arduino spolu s UID RFID kariet.

#include <Wire.h>
 
 
void setup()
{
  Wire.begin();
 
  Serial.begin(9600);
  while (!Serial);             // Leonardo: wait for serial monitor
  Serial.println("\nI2C Scanner");
}
 
 
void loop()
{
  byte error, address;
  int nDevices;
 
  Serial.println("Scanning...");
 
  nDevices = 0;
  for(address = 1; address < 127; address++ )
  {
    // The i2c_scanner uses the return value of
    // the Write.endTransmisstion to see if
    // a device did acknowledge to the address.
    Wire.beginTransmission(address);
    error = Wire.endTransmission();
 
    if (error == 0)
    {
      Serial.print("I2C device found at address 0x");
      if (address < 16)
        Serial.print("0");
      Serial.print(address,HEX);
      Serial.println("  !");
 
      nDevices++;
    }
    else if (error==4)
    {
      Serial.print("Unknown error at address 0x");
      if (address < 16)
        Serial.print("0");
      Serial.println(address,HEX);
    }    
  }
  if (nDevices == 0)
    Serial.println("No I2C devices found\n");
  else
    Serial.println("done\n");
 
  delay(5000);           // wait 5 seconds for next scan
}