รูปที่ 13.1 โมดูล RFID Reader สำหรับอ่านบัตร Mifare ความถี่ 13.56 MHz ผ่าน
UART

🪪13.1 บทนำ

RFID (Radio Frequency Identification)
คือเทคโนโลยีที่ใช้คลื่นวิทยุในการส่งข้อมูลระหว่างอุปกรณ์สองฝั่ง ได้แก่ RFID Reader (ตัวอ่าน)
และ RFID Tag หรือ Card (ตัวถูกอ่าน) โดยไม่จำเป็นต้องสัมผัสกันโดยตรง ทำให้ RFID
เป็นระบบระบุตัวตนแบบไร้สายที่นิยมใช้ในงานอุตสาหกรรม การรักษาความปลอดภัย และระบบ
Smart Building

เทคโนโลยี RFID ได้รับความนิยมอย่างแพร่หลาย เนื่องจาก:

• ทำงานแบบไร้สาย ไม่ต้องใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ (passive card)

• มีความรวดเร็ว

• ระบุผู้ใช้งานได้เฉพาะเจาะจง

• มีต้นทุนต่ำกว่าสื่อสารแบบอื่นในระยะใกล้

RFID แบ่งตามความถี่ออกเป็นหลายประเภท เช่น:

ตารางที่ 13.1 ตัวอย่างความถี่ที่ใช้กับ RFID

ในบทเรียนนี้เราจะใช้งาน RFID แบบ HF – 13.56 MHz (Mifare)
ซึ่งได้รับความนิยมสูงเพราะราคาประหยัดและทำงานได้เสถียร

รูปที่ 13.2 ด้านหลังของโมดูล RFID Reader 13.56 MHz (Mifare)
ที่ใช้ในการทดลอง

2. หลักการทำงานของระบบ RFID

• RFID Reader ส่งสัญญาณความถี่ 13.56 MHz ออกไปในพื้นที่ใกล้เคียง เมื่อบัตร RFID
  (Tag) เข้ามาในระยะที่อ่านได้ บัตรจะเหนี่ยวนำพลังงานจาก Reader

• บัตรจะตอบกลับหมายเลขเฉพาะ (UID) กลับมายัง Reader

• ESP32 ที่เชื่อมต่อกับ Reader จะรับข้อมูล UID ผ่าน Serial

• สามารถนำ UID ไปแสดงผล บันทึก หรือตรวจสอบสิทธิ์ได้ตามต้องการ

RFID แบบ Mifare มีความสามารถมากกว่า UID เช่น:

• เขียน/อ่านข้อมูลใน Sector

• มีระบบ Auth (Key A / Key B)

• ทำเป็น e-Wallet หรือระบบสะสมแต้มได้

หมายเหตุ: ในบทนี้เราจะเน้นการ “อ่าน UID” เป็นพื้นฐานก่อน

ความรู้เพิ่มเติม: UID คืออะไร?

UID (Unique Identifier) คือรหัสประจำตัวของบัตร RFID โดยทั่วไปจะเป็นเลขฐาน 16
ความยาว 4 ไบต์ เช่น:

UID แต่ละใบจะไม่ซ้ำกันในระดับระบบ
ทำให้สามารถนำไปใช้ในการตรวจสอบผู้ใช้งานได้อย่างปลอดภัย

ตัวอย่างการประยุกต์ใช้งาน RFID

• ระบบควบคุมการเข้า–ออก สแกนบัตรเพื่อเปิดประตู หรือเปิดไฟ

• การลงเวลา ตรวจสอบเวลามา–กลับของนักเรียน/พนักงาน

• ระบบสมาชิก เก็บแต้ม / ส่วนลดในบัตรร้านค้า

• Smart Building ควบคุมการเข้าใช้ห้องประชุม / ห้องปฏิบัติการ

• ระบบจอดรถอัจฉริยะ ใช้ RFID ตรวจสอบรถและเปิดไม้กั้น

🪪13.3 อุปกรณ์ที่ใช้ในการทดลอง

ตารางที่ 13.2: รายการอุปกรณ์ที่ใช้ในการทดลอง

🪪13.4 การเชื่อมต่อกับบอร์ด

โมดูล RFID Reader แบบ Mifare ใช้การสื่อสารผ่านพอร์ต UART (Serial
Communication) ซึ่งเชื่อมต่อกับบอร์ด Smart Building IoT (Gateway Board) ผ่านขา
RX และ TX ดังนี้:

รูปที่ 13.3 แสดงการเชื่อมต่อกับบอร์ด

ตารางที่ 13.3: แสดงการเชื่อมต่อ RFID Reader กับ Gateway Board

สำหรับการทดลองในบทนี้ ชุดโมดูล RFID Reader (Mifare) ได้ถูกติดตั้งไว้ในกล่อง Smart
Building IoT อย่างเป็นระเบียบเรียบร้อยแล้ว
โดยผู้เรียนสามารถทดลองใช้งานได้ทันทีผ่านการเชื่อมต่อกับ Gateway Board

รูปที่ 13.4 ชุดทดลอง Smart Building IoT ที่ติดตั้งโมดูล RFID Reader (Mifare)
และการ์ด

🪪13.5 ตัวอย่างโค้ดและการใช้งาน

Example Code 13.1: RFID Reader แบบ Serial Port (UART)

รูปที่ 13.5 โค้ดตัวอย่างนี้ใช้สำหรับอ่านหมายเลขบัตร (UID)

อธิบายการทำงานของระบบ

เมื่อผู้ใช้นำ การ์ด RFID (Mifare 13.56 MHz) ไปใกล้กับ RFID Reader (RC522
Serial Port) จะเกิดกระบวนการดังนี้:

• Reader จะปล่อยสัญญาณคลื่นความถี่วิทยุ (RF Field)
  ออกไปอย่างต่อเนื่องผ่านเสาอากาศ (Antenna)

• เมื่อการ์ดเข้าใกล้ Reader ตัวการ์ดจะ เก็บพลังงานจาก RF Field และส่ง
  ข้อมูลรหัสประจำตัว (UID) ออกมาทางคลื่นความถี่

• Reader จะตรวจพบสัญญาณการ์ด และส่งข้อมูล UID ออกมาทางพอร์ต UART

• ESP32 จะรับข้อมูล UID นี้ผ่าน Serial (UART2) และนำไปประมวลผลต่อ (เช่น
  แสดงผล, ตรวจสอบสิทธิ์, บันทึกข้อมูล ฯลฯ)

การทำงานในโค้ด

โค้ดในตัวอย่างนี้ใช้ State Machine เพื่อควบคุมการทำงานอย่างมีลำดับ และจัดการ RFID
Reader อย่างมีประสิทธิภาพ

ลำดับการทำงานในโค้ด loop() มีดังนี้:

ตารางที่ 13.4 ลำดับขั้นตอนการทำงานของโปรแกรมอ่านบัตร RFID แบบ State Machine
อย่างมีประสิทธิภาพ.

รูปที่ 13.6 สรุปภาพรวมการทำงาน

Example Code 13.2: ปรับปรุงโค้ด โดยตรวจสอบว่า UID
ตรงกับค่าที่อยู่ในระบบหรือไม่ แล้วสั่งเปิดการทำงานของ Relay

รูปที่ 13.7 โค้ดอ่านหมายเลขบัตร (UID)แล้วสั่งเปิดการทำงานของ Relay

อธิบายการทำงานของโค้ด:

โค้ดนี้จะอ่าน UID จากบัตร RFID ผ่านโมดูล RFID Reader ด้วย Gateway Board
แล้วตรวจสอบว่า UID ตรงกับที่อนุญาตในซอร์สโค้ดหรือไม่ ถ้า UID ตรง จะสั่งเปิด Relay
และสถานะบน OLED/LCD และ. แจ้งเตือนด้วยเสียง beep ใช้ state machine
เพื่อควบคุมลำดับการสื่อสารกับโมดูล RFID อย่างถูกต้อง

เราสามารถเพิ่ม UID เพิ่มเติมได้ โดยเพิ่มบรรทัดใหม่ในรูปแบบ {0xAA, 0xBB, 0xCC,
0xDD}

รูปที่ 13.8 ตำแหน่งที่เพิ่ม UID ในโค้ด

🪪สรุปผลการเรียนรู้

• ผู้เรียนสามารถอธิบายหลักการทำงานของระบบ RFID และการสื่อสารผ่าน Serial กับ
  ESP32 ได้

• สามารถเชื่อมต่อและเขียนโปรแกรมเพื่ออ่าน UID จากบัตร RFID Mifare
  ได้ด้วยตัวเอง

• เข้าใจการนำ UID ไปประยุกต์ใช้งาน เช่น การควบคุมรีเลย์ แสดงผล
  หรือระบบระบุตัวตนใน Smart Building

✅ คำถามท้ายใบงาน

1. RFID ทำงานอย่างไร และมีข้อดีอะไรเมื่อเทียบกับการอ่านข้อมูลแบบสัมผัส?

…………………………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………….….…………………………………………………………………………………..………….….……………………………………………………………………………………………………

2. UID คืออะไร และสามารถนำไปใช้ในงานลักษณะใดได้บ้าง?

…………………………………………………………………………………………………………………………………………..…………………………………………………..……………………………………………………………………………………..…………..………………………………………………………………………………………………………

3.หากต้องการให้ระบบอนุญาตเฉพาะบัตรบางใบ ควรปรับโค้ดในส่วนใด?

…………………………………………………………………………………………………………………………………………..…………………………………………………..……………………………………………………………………………………..…………..………………………………………………………………………………………………………

📝 พื้นที่สรุปผลการเรียนรู้

🔹 หลังจากทำกิจกรรมและศึกษาข้อมูลจากชุดฝึกนี้ ฉันได้เรียนรู้ว่า

…………………………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………..………………………………………………………………………………………..………..…………………………………………………………………………………………………………

🔹 ความเข้าใจเพิ่มเติมที่ได้รับจากใบงานนี้คือ

…………………………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………..………………………………………………………………………………………..……..……………………………………………………………………………………………………………

🔹 ข้อเสนอแนะ/ข้อสงสัยเพิ่มเติม

…………………………………………………………………………………………………………………………………………..……………………………………………..…………………………………………………………………………………………..……..……………………………………………………………………………………………………………

“การเข้าถึงข้อมูล ต้องมีทั้งสิทธิ์ และศรัทธา”

“Access requires both permission and trust.”