Tópicos 📜

• Objetivo
• Implementação
• Tratando informações no backend
• Estrutura do Application.json
• Agradecimentos
• Dados de contato

Objetivo 🎯

Ter um módulo, principalmente, de controle de presença simples e facilmente configurável usando RFID e ESP32. Porém, o módulo pode ser aplicado em vários casos, já que a responsabillidade da lógica está no backend.

Por exemplo, em um restaurante, podemos ter três módulos do projeto:

• Módulo para resgatar um refrigerante
• Módulo para resgatar o almoço
• Módulo para pagar o total

Então, um cliente entra no restaurante e recebe um cartão com chip. Ele passa o cartão pela máquina de refrigerante, após isso passa o mesmo com o atendente para pegar a comida. Logo, se dirige ao caixa e têm o total das compras para ser pago.

Você vê a facilidade que o restaurante e o cliente possuem?

Implementação 🛠️

Materiais

• RFID MFRC522
• ESP32
• 10 Cabos Jumper Macho X Macho
• Protoboard
• 3 LED

Organização do diretório

Como será necessário fazer upload de arquivos na ESP32, recomendo o uso do platformio para facilitar o uso. Logo, a organização do diretório seria assim:

├── 📂 .pio
│   └── ...
├── 📂 data
│   └── 📄 application.json
├── 📂 src
│   └── 📄 main.cpp
└── 📄 platform.ini

O arquivo application.json deve ser contido na pasta data/, porém pode estar em qualquer subdiretório dela. ⚠️ Atenção para a configuração do construtor, caso o arquivo esteja em subdiretórios.

Código com o módulo

main.cpp

Na versão atual do projeto, o módulo funciona de forma síncrona, então não é possível pôr código normal após o início dele. Mas, podemos efetivar ele apenas com esse trecho de código:

#include <WasHere.h>
#include <SPI.h>

void setup () {

    Serial.begin(115200);
    SPI.begin();

    WasHere wasHere = WasHere();
    wasHere.run();
}

void loop () {}

platform.ini

Após isso, preenchemos o arquivo platform.ini, que vai ficar algo como isso:

[env:esp32doit-devkit-v1]
platform = espressif32
board = esp32doit-devkit-v1
framework = arduino

monitor_speed = 115200

board_build.filesystem = littlefs

lib_deps =  
    https://github.com/alvesxy/WasHere
    https://github.com/miguelbalboa/rfid.git
    ArduinoJson
    littlefs
    https://github.com/chrismoorhouse/ArduinoJWT

application.json

Mas, para o preenchimento das propriedades, o projeto facilita o uso, já que não é necessário um construtor com 10 campos diferentes, mas um arquivo específico, que é o application.json:

{
    "SS": 5,
    "RST": 22,
        
    "URL": "http://10.*.**.***:8080/change",
    "method": "PUT",

    "SSID": "Internet",
    "password": "12345678",

    "states": [
        {
            "status": 200,
            "pin": 15
        },

        {
            "status": 404,
            "pin": 2
        },

        {
            "status": 409,
            "pin": 4
        }, 

        {
            "status": 403,
            "pin": 21
        }
    ],

    "secret": "chave secreta",
    "issuer": "emissor"
}

Conexões de hardware

A biblioteca, usada no projeto para o RFID, possui pinos estáticos e dinâmicos na conexão. Os pinos que são obrigatórios conectar:

ESP32	RFID
3V3	3.3v
GND	GND
18	SCK
23	MOSI
19	MISO

E também temos os pinos que podemos escolher, que são os pinos SDA e RST do RFID. Para isso, a definição é feita no application.json.

Tratando informações no Backend 🗄️

Forma do JSON

A estrutura do JSON formada no c++ é assim:

{
  "token": {
    "identifier": 123456789,
    "iss": "emissor"
  }
}

Mas, caso ele realmente fosse assim, a pessoa poderia falsificar a presença. Por exemplo, um aluno poderia descobrir o identificador dele e sempre enviar que está presente com uma requisição http.

Criptografia 🔐

Para evitar o problema anterior, os dados são criptografados usando a ArduinoJWT, que suporta apenas HS256. Com isso, o json teria sua forma real assim:

{
  "token": "eyJhbGciOiJIUzI1NiJ9.ew0KICAic3ViIjogIjMxOTkyMjI0NyIsDQogICJuYW1lIjogIkFuaXNoIE5hdGgiLA0KICAiaWF0IjogMTUxNjIzOTAyMg0KfQ.LAzWDkWCw6axOIDh_cOBrNwtz-JVa5vCnsP6lAz9tQc"
}

Resgatando valor

Agora que houve a explicação de como é estruturado o json, o backend deve resgatar o token, sobrando apenas a String dele:

eyJhbGciOiJIUzI1NiJ9.ew0KICAic3ViIjogIjMxOTkyMjI0NyIsDQogICJuYW1lIjogIkFuaXNoIE5hdGgiLA0KICAiaWF0IjogMTUxNjIzOTAyMg0KfQ.LAzWDkWCw6axOIDh_cOBrNwtz-JVa5vCnsP6lAz9tQc

Após isso, o backend descriptografa o token fornecendo o issuer e a chave secreta, que devem estar em ambos os lados, além de resgatar o identificador. Por exemplo, em Java, seria assim:

final Algorithm algorithm = Algorithm.HMAC256("https://www.linkedin.com/in/c-alves-f?");

DecodedJWT decoded;

try {

  JWTVerifier verifier = JWT.require(algorithm)
  .withIssuer("com.github.alvesxy")
  .build();
            
  decoded = verifier.verify(card.token());
} 
        
catch (JWTVerificationException exception){
  return ResponseEntity.status(403).build();
}

final String identifier = decoded.getClaim("identifier").asLong().toString();

Enfim, o backend consulta a lógica, já que possui o identificador em mãos.

Para consulta, o backend que complementa esse projeto.

Estrutura do application.json 📝

Como dito na seção application.json, esse arquivo é de configurações da aplicação, já que construtores com muitos argumentos dificulta todo o processo de instanciação de uma classe. Tabela sobre utilidade de cada campo do json:

Campo	Exemplo de valor	Utilidade
SS	5	Especificar o pino da ESP32 que se conecta com o SDA do RFID
RST	22	Especificar o pino da ESP32 que se conecta com o RESET do RFID
URL	http://10.0.10.900:8080/change	Rota completa que receberá as informações para serem tratadas
method	PUT	Verbo http que indica a operação a ser realizada
SSID	Bar do João	Nome que aparece quando você procura por wifis próximos
password	apenasclientes	Senha que você fornece para se autenticar no wifi
secret	12345678	Senha responsável por criptografar e descriptografar o identificador, que é necessário estar no backend e no hardware
issuer	com.github.alvesxy	Emissor da chave, que é necessário estar no backend e no hardware
states	{"status": 200, "pin": 15}	Lista para fazer o OUTPUT de um pino baseado no código http

Em relação ao states, a quantidade de valores pode ser mais que uma, pois o states é uma lista. Logo, você pode ter algo assim:

• Se o status for igual a 200 🟢, então acende sinal verde
• Se o status for igual a 400 🔴, então liga o alerta sonoro
• Se o status for igual a 404 🟠, então liga o motor

Agradecimentos ❤️

Agradeço ao meu instrutor Vagner Jandré e os alunos da UERJ de Nova Friburgo, que deram ideias excelentes e um suporte incrível no projeto, já, que no começo, eu não fazia ideia do que era uma ESP32 ou um RFID ❤️

Dados de contato 📞

Linkedin: https://www.linkedin.com/in/c-alves-f/

Email: alvescauaferreira@icloud.com