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ルネサス エレクトロニクス株式会社 (Renesas Electronics Corporation)

NFCによるサーボ制御

概要

即座に物理動作を確認できるセキュアなアクセス制御

NFC認証情報の読み取りとサーボモータの位置制御を組み合わせた、すぐに評価できるプロジェクトにより、ローカル制御によるアクセス制御とアクチュエータ制御を短時間で評価できます。 このソリューションでは、FPB-RA2E3、PTX105R NFCリーダモジュール、およびSG90サーボモータを使用し、提示されたNFCカードによって明確な物理動作を実行する仕組みを実証します。

本リファレンスアプリケーションは、NFCカードを読み取り、提示された認証情報をRA2E3上でローカルに検証し、サーボを所定の位置へ移動させます。 有効なカードが提示されると、サーボは0度から180度まで回転し、一時停止した後、元の位置へ戻ります。 無効なカードが提示されると、サーボは10度だけ移動した後、初期位置である0度へ戻ります。

ソリューション

認証情報の認識結果を物理動作に迅速に反映

「NFCによるサーボ制御」ソリューションプロジェクトは、再利用可能な2つのソフトウェアビルディングブロックで構成されています。 PTX105RはNFCカードを検出・読み取りし、RA2E3アプリケーションは認証情報を検証して対応するサーボ動作を選択します。 RA2E3のGPT(General PWM Timer)は、SG90サーボの位置制御に使用するPWM信号を生成します。

このプロジェクトはルネサスのFSPとFreeRTOSを使用して構築されており、Renesas 365を通じて提供されます。 Visual Studio Codeプロジェクトには、NFCカードリーダーおよびPWMサーボモータ制御のソフトウェアビルディングブロックに加え、認証情報の認識結果をアクチュエータ制御へ連携するためのアプリケーションロジックが含まれています。

仕組み

Number 1 within a blue circle.
NFCカードの検出

PTX105Rリーダーは対応するNFCカードを継続的に待機し、検出したカード情報をRA2E3アプリケーションへ通知します。

Number 2 within a blue circle.
認証情報の読み取り

NFCカードリーダーソフトウェアはカードを識別し、ユーザIDおよび利用可能なNDEF情報をアプリケーションのコールバックへ渡します。

Number 2 within a blue circle.
ローカル検証

RA2E3アプリケーションは、提示された認証情報を設定済みの認証ロジックと照合します。

Number 4 within a blue circle.
動作の選択

有効な認証情報の場合、サーボは0度から180度まで回転し、一時停止した後、元の位置へ戻ります。 無効な認証情報の場合、サーボは10度移動した後、0度の初期位置へ戻ります。

Number 5 within a blue circle.
PWM出力の生成

RA2E3のGPT(General PWM Timer)がサーボ制御用PWM波形を生成し、再利用可能なサーボ制御レイヤが指定された角度または割合をPWMデューティ比へ変換します。

導入メリット

  • モジュール化されたルネサス製ハードウェアと再利用可能なソフトウェアビルディングブロックを活用し、NFC認証から物理動作までを一貫して実現するアプリケーションを開発できます。
  • 認証情報の処理やアクセス許可の判定を組込みシステム内で完結できます。
  • 構築済みのNFCカードリーダーおよびPWMサーボモータ制御のソフトウェア・ビルディングブロックを活用することで、統合作業を削減できます。
  • 製品要件に応じて、施錠位置、解錠位置、動作プロファイル、認証ロジックを柔軟に変更できます。
  • 角度指定または割合指定によるサーボ位置制御機能を、他のアプリケーションでも再利用できます。
  • Renesas 365でのプロジェクト作成から、Visual Studio Codeでのビルド、フラッシュ書き込み、評価までをスムーズに実行できます。

ソフトウェアコンポーネント

構成目的
NFCカードリーダー対応するNFCカードを検出・有効化し、カード識別情報およびNDEFデータを読み取り、結果をアプリケーションへ通知します。
PTX105RアダプタとFSPの統合NFCワークフローをPTX105R SDK、SPIインタフェース、割り込み、タイマ、およびプラットフォームドライバへ接続します。
認証情報の検証ロジック検出されたNFCカードの認証情報をローカルに評価し、有効カードまたは無効カードに対応する動作を選択します。
PWMサーボモータ制御サーボ制御用PWM出力を生成し、サーボの開閉、位置制御、スイープ動作に利用できる再利用可能な関数を提供します。
アプリケーション動作シーケンス有効カード時の0~180度スイープ動作と、無効カード時の10度動作を実装し、その後サーボを初期位置へ戻します。
FreeRTOSアプリケーションフレームワークNFCワークフローと複数の機能ブロックの統合を支援します。

アプリケーション

ローカル制御によるNFC認証とサーボ制御を組み合わせた方式は、小型でコスト重視のPoC(概念実証)向けアクセス制御やアクチュエータ制御に適しており、以下のようなアプリケーションに適用できます。

Xplore tool NFC servo UI screenshot.

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