HackerBox 0038 : TeknoDactyl : 17 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:08

HackerBox Les pirates explorent la reconnaissance électronique des empreintes digitales et les jouets mécaniques avec microcontrôleur à montage en surface et circuits LED. Ce Instructable contient des informations pour démarrer avec HackerBox #0038, qui peut être acheté ici jusqu'à épuisement des stocks. De plus, si vous souhaitez recevoir une HackerBox comme celle-ci directement dans votre boîte aux lettres chaque mois, veuillez vous inscrire sur HackerBoxes.com et rejoindre la révolution !

Sujets et objectifs d'apprentissage pour HackerBox 0038:

• Découvrir la reconnaissance électronique des empreintes digitales
• Configurer et programmer le microcontrôleur Arduino Nano
• Interfacer les modules de capteur d'empreintes digitales avec les microcontrôleurs
• Intégrer des capteurs d'empreintes digitales dans des systèmes embarqués
• Pratiquer les techniques de soudage en surface
• Assemblez un projet de spinner à LED acrylique
• Configurer et programmer le microcontrôleur Digispark
• Expérimentez avec les charges utiles d'injection de frappe USB

HackerBoxes est le service de box d'abonnement mensuel pour l'électronique de bricolage et la technologie informatique. Nous sommes des amateurs, des fabricants et des expérimentateurs. Nous sommes les rêveurs de rêves.

HACK LA PLANÈTE

Étape 1: HackerBox 0038: Contenu de la boîte

• Module de capteur d'empreintes digitales
• Arduino Nano 5V 16MHz microUSB
• Kit de soudure LED Fidget Spinner
• CR1220 Piles bouton pour Spinner Kit
• Module de microcontrôleur USB Digispark
• Pince à épiler ESD
• Tresse à dessouder
• Deux sélecteurs de niveau de tension à quatre voies
• Câble d'extension USB
• Décalque de forge exclusif HackerBox
• Décalque de pirate exclusif "Quad Cut Up"
• Patch thermocollant exclusif Chairborne

Quelques autres choses qui seront utiles:

• Fer à souder, soudure et outils de soudure de base
• Flux de soudure (exemple)
• Loupe lumineuse (exemple)
• Ordinateur pour exécuter des outils logiciels
• Doigts pour la filature agitée
• Doigts pour des expériences d'empreintes digitales

Plus important encore, vous aurez besoin d'un sens de l'aventure, d'un esprit de hacker, de patience et de curiosité. Construire et expérimenter avec l'électronique, bien que très gratifiant, peut être délicat, stimulant et même parfois frustrant. Le but est le progrès, pas la perfection. Lorsque vous persistez et profitez de l'aventure, une grande satisfaction peut être tirée de ce passe-temps. Faites chaque pas lentement, faites attention aux détails et n'ayez pas peur de demander de l'aide.

Il y a une mine d'informations pour les membres actuels et potentiels dans la FAQ HackerBoxes. Presque tous les e-mails d'assistance non techniques que nous recevons y sont déjà répondus, alors appréciez vraiment que vous preniez quelques minutes pour lire la FAQ.

Étape 2: Reconnaissance électronique des empreintes digitales

Les scanners d'empreintes digitales sont des systèmes de sécurité biométriques permettant d'analyser les crêtes de friction du bout d'un doigt humain, également appelées empreintes digitales (dactylographe). Ces scanners sont utilisés dans l'application de la loi, la sécurité de l'identité, le contrôle d'accès, les ordinateurs et les téléphones portables.

Tout le monde a des marques sur les doigts. Ils ne peuvent être ni supprimés ni modifiés. Ces marques ont un motif appelé empreinte digitale. Chaque empreinte digitale est spéciale et différente de toutes les autres dans le monde. Parce qu'il existe d'innombrables combinaisons, les empreintes digitales sont devenues un moyen d'identification idéal.

Un système de scanner d'empreintes digitales a deux tâches de base. Tout d'abord, il capture une image du doigt. Ensuite, il détermine si le modèle de crêtes et de vallées dans cette image correspond au modèle de crêtes et de vallées dans les images pré-numérisées. Seules les caractéristiques spécifiques, propres à chaque empreinte digitale, sont filtrées et enregistrées sous forme de clé biométrique cryptée ou de représentation mathématique. Aucune image d'une empreinte digitale n'est jamais enregistrée, seule une série de chiffres (un code binaire), qui est utilisée pour la vérification. L'algorithme ne peut pas être inversé pour reconvertir les informations codées en une image d'empreinte digitale. Cela rend extrêmement improbable l'extraction ou la duplication d'empreintes digitales utilisables à partir des informations d'image codées.

(Wikipédia)

Étape 3: Plate-forme de microcontrôleur Arduino Nano

Un Arduino Nano, ou une carte microcontrôleur similaire, est un excellent choix pour l'interfaçage avec les modules de scanner d'empreintes digitales. La carte Arduino Nano incluse est livrée avec des broches d'en-tête, mais elles ne sont pas soudées au module. Laissez les épingles pour l'instant. Effectuez ces tests initiaux du module Arduino Nano AVANT de souder les broches d'en-tête de l'Arduino Nano. Tout ce qui est nécessaire pour les prochaines étapes est un câble microUSB et l'Arduino Nano juste au moment où il sort du sac.

L'Arduino Nano est une carte Arduino miniaturisée à montage en surface, compatible avec les maquettes, avec USB intégré. Il est incroyablement complet et facile à pirater.

Caractéristiques:

• Microcontrôleur: Atmel ATmega328P
• Tension: 5V
• Broches d'E/S numériques: 14 (6 PWM)
• Broches d'entrée analogique: 8
• Courant CC par broche d'E/S: 40 mA
• Mémoire Flash: 32 Ko (2 Ko pour le chargeur de démarrage)
• SRAM: 2 Ko
• EEPROM: 1 Ko
• Vitesse d'horloge: 16 MHz
• Dimensions: 17 mm x 43 mm

Cette variante particulière de l'Arduino Nano est la conception noire de Robotdyn. L'interface se fait par un port MicroUSB intégré compatible avec les mêmes câbles MicroUSB utilisés avec de nombreux téléphones mobiles et tablettes.

Les Arduino Nanos disposent d'une puce de pont USB/Série intégrée. Sur cette variante particulière, la puce de pont est la CH340G. Notez qu'il existe divers autres types de puces de pont USB/Série utilisées sur les différents types de cartes Arduino. Ces puces permettent au port USB de votre ordinateur de communiquer avec l'interface série sur la puce du processeur de l'Arduino.

Le système d'exploitation d'un ordinateur nécessite un pilote de périphérique pour communiquer avec la puce USB/série. Le pilote permet à l'IDE de communiquer avec la carte Arduino. Le pilote de périphérique spécifique requis dépend à la fois de la version du système d'exploitation et du type de puce USB/série. Pour les puces USB/Série CH340, il existe des pilotes disponibles pour de nombreux systèmes d'exploitation (UNIX, Mac OS X ou Windows). Le fabricant du CH340 fournit ces pilotes ici.

Lorsque vous branchez pour la première fois l'Arduino Nano sur un port USB de votre ordinateur, le voyant d'alimentation vert devrait s'allumer et peu de temps après, le voyant bleu devrait commencer à clignoter lentement. Cela se produit parce que le Nano est pré-chargé avec le programme BLINK, qui s'exécute sur le tout nouvel Arduino Nano.

Étape 4: Environnement de développement intégré (IDE) Arduino

Si vous n'avez pas encore installé l'IDE Arduino, vous pouvez le télécharger depuis Arduino.cc

Si vous souhaitez des informations d'introduction supplémentaires pour travailler dans l'écosystème Arduino, nous vous suggérons de consulter le guide de l'atelier de démarrage HackerBoxes.

Branchez le Nano dans le câble MicroUSB et l'autre extrémité du câble dans un port USB de l'ordinateur, lancez le logiciel Arduino IDE, sélectionnez le port USB approprié dans l'IDE sous outils> port (probablement un nom avec "wchusb" dedans). Sélectionnez également "Arduino Nano" dans l'IDE sous tools>board.

Enfin, chargez un exemple de code:

Fichier->Exemples->Bases->Clignote

C'est en fait le code qui a été préchargé sur le Nano et devrait être en cours d'exécution en ce moment pour faire clignoter lentement la LED bleue. Par conséquent, si nous chargeons cet exemple de code, rien ne changera. Au lieu de cela, modifions un peu le code.

En regardant de près, vous pouvez voir que le programme allume la LED, attend 1000 millisecondes (une seconde), éteint la LED, attend encore une seconde, puis recommence - pour toujours.

Modifiez le code en changeant les deux instructions "delay(1000)" en "delay(100)". Cette modification fera clignoter la LED dix fois plus vite, non ?

Chargeons le code modifié dans le Nano en cliquant sur le bouton UPLOAD (l'icône en forme de flèche) juste au-dessus de votre code modifié. Regardez ci-dessous le code pour les informations d'état: "compilation" puis "téléchargement". Finalement, l'IDE devrait indiquer "Téléchargement terminé" et votre LED devrait clignoter plus rapidement.

Si oui, félicitations ! Vous venez de pirater votre premier morceau de code intégré.

Une fois que votre version à clignotement rapide est chargée et en cours d'exécution, pourquoi ne pas voir si vous pouvez modifier à nouveau le code pour que la LED clignote rapidement deux fois, puis attendez quelques secondes avant de répéter ? Essaie! Que diriez-vous d'autres modèles? Une fois que vous avez réussi à visualiser le résultat souhaité, à le coder et à l'observer fonctionner comme prévu, vous avez fait un énorme pas en avant pour devenir un pirate informatique compétent.

Étape 5: soudure des broches d'en-tête Arduino Nano

Maintenant que votre ordinateur de développement a été configuré pour charger le code sur l'Arduino Nano et que le Nano a été testé, déconnectez le câble USB du Nano et préparez-vous à souder les broches de l'en-tête. Si c'est votre première fois au Fight Club, vous devez souder.

Il existe de nombreux guides et vidéos en ligne sur le soudage (par exemple). Si vous pensez avoir besoin d'une aide supplémentaire, essayez de trouver un groupe de fabricants locaux ou un espace de hacker dans votre région. De plus, les clubs de radio amateur sont toujours d'excellentes sources d'expérience en électronique.

Soudez les deux en-têtes à une rangée (quinze broches chacun) au module Arduino Nano. Le connecteur ICSP (programmation série en circuit) à six broches ne sera pas utilisé dans ce projet, alors laissez simplement ces broches désactivées. Une fois la soudure terminée, vérifiez soigneusement les ponts de soudure et/ou les joints de soudure à froid. Enfin, raccordez l'Arduino Nano au câble USB et vérifiez que tout fonctionne toujours correctement.

Étape 6: Module de capteur d'empreintes digitales

Le module de capteur d'empreintes digitales dispose d'une interface série, ce qui le rend très facile à ajouter à vos projets. Le module a intégré une mémoire FLASH pour stocker toutes les empreintes digitales qu'il est entraîné à reconnaître, un processus connu sous le nom d'enrôlement. Connectez simplement quatre fils à votre microcontrôleur comme indiqué ici. Notez que VCC est de 3,3 V (pas 5 V).

Adafruit a publié une très belle bibliothèque Arduino pour les capteurs d'empreintes digitales. La bibliothèque comprend quelques croquis utiles. Par exemple, "enroll.ino" montre comment enregistrer (entraîner) les empreintes digitales dans le module. Après la formation, "fingerprint.ino" montre comment numériser une empreinte digitale et la rechercher par rapport aux données formées. La documentation d'Adafruit pour la bibliothèque peut être trouvée ici. Vous pouvez y obtenir des lecteurs d'empreintes digitales supplémentaires ou consulter certains modules de plumes.

L'INTÉGRATION

Des capteurs d'empreintes digitales peuvent être ajoutés à divers projets, notamment des systèmes de sécurité, des serrures de porte, des systèmes de pointage, etc. Par exemple, il apporte une mise à niveau impressionnante aux projets de la Locksport HackerBox.

Cette vidéo montre un exemple de système fonctionnant avec un capteur d'empreintes digitales.

Étape 7: Kit LED Fidget Spinner

Le kit LED tournant utilise deux contrôleurs Microchip PIC et 24 LED pour afficher divers motifs colorés. Les motifs sont visibles à l'aide d'une technique de persistance de la vision (POV). Les motifs peuvent être modifiés en appuyant sur le bouton.

Avant de commencer, vérifiez toutes les pièces énumérées ci-dessus. Il y a probablement des résistances, des condensateurs, des LED, des vis et des pièces en acrylique supplémentaires dans le kit, alors ne vous laissez pas embrouiller. Même si votre kit comprenait une feuille d'instructions, les instructions ici devraient s'avérer beaucoup plus faciles à suivre.

Étape 8: Kit LED Fidget Spinner - Schéma et PCB

Notre première question en examinant ce schéma devrait être: comment pilotez-vous exactement 24 LED avec seulement dix lignes d'E/S ? La magie? Oui, la magie du Charlieplexing.

REMARQUE SUR L'ORIENTATION DES COMPOSANTS. Examinez attentivement le schéma des marquages de polarité du PCB. Les deux microcontrôleurs doivent être tournés dans le bon sens. De plus, les LED sont polarisées et doivent être correctement orientées. En contrat, les résistances et les condensateurs peuvent être soudés dans n'importe quelle direction. Le bouton ne tient que dans un sens.

Étape 9: Fidget Spinner - Commencer par la soudure SMT

Le PCB du kit fidget spinner est une technologie de montage en surface (SMT), qui est généralement assez difficile à souder. Cependant, la disposition du PCB et la sélection des composants rendent ce kit CMS relativement facile à souder. Si vous n'avez jamais travaillé avec la soudure SMT, il existe de très belles vidéos de démonstration en ligne (par exemple).

COMMENCER À SOUDER: Le bouton et sa résistance de 10K ("103") sont probablement l'endroit le plus facile pour commencer car il y a beaucoup d'espace autour d'eux. Prenez votre temps et mettez ces deux composants en place.

N'oubliez pas que même si votre soudure n'est pas entièrement réussie, le voyage en dehors de votre zone de confort actuelle est la meilleure pratique. De plus, le kit assemblé fonctionnera toujours comme un spinner inspiré de l'électronique, même si les LED ne sont pas parfaitement fonctionnelles.

Étape 10: Fidget Spinner - Soudure de microcontrôleur

Soudez les deux microcontrôleurs (notez le repère d'orientation). Suivez avec les deux condensateurs 0,1 uF qui se trouvent juste à côté des microcontrôleurs. Les condensateurs ne sont pas polarisés et peuvent être orientés dans les deux sens.

Étape 11: Fidget Spinner - Soudure LED

Il y a deux rangées de LED sur le PCB et deux bandes de composants LED. Chaque bande a une couleur différente (rouge et verte), alors gardez les LED de chaque bande ensemble dans la même rangée sur le PCB. Peu importe quelle rangée est verte et laquelle est rouge, mais les LED de même couleur doivent être toutes ensemble dans la même rangée.

Il y a un marquage "-" sur chaque plot PCB pour les LED. Ces marques alternent les côtés au fur et à mesure que vous avancez le long de la rangée de pads, ce qui signifie que l'orientation des LED dans la rangée va basculer. Les marques vertes sur un côté de chaque LED doivent être orientées vers le "-" faisant pour ce pad LED.

Étape 12: Fidget Spinner - Finir la soudure

Soudez les six résistances de 200 Ohm ("201"). Ceux-ci ne sont pas polarisés et peuvent être positionnés dans les deux sens.

Soudez les trois clips de pile bouton en les insérant dans le bas du PCB, puis en soudant dans les deux trous du haut de la carte.

Insérez trois piles bouton et appuyez sur le bouton pour tester les LED. Vous ne pourrez pas voir les modèles POV lorsque le PCB est à l'arrêt, mais vous remarquerez des luminosités différentes entre les deux banques de LED lorsque vous parcourez les modes d'affichage. Notez que les appuis courts et les appuis longs ont des effets différents.

Étape 13: Fidget Spinner - Préparez le boîtier en acrylique

Retirez le papier protecteur des pièces en acrylique.

Disposez les cinq morceaux d'acrylique et le PCB comme numéroté dans l'image. Cela représente l'ordre de la pile finale.

Remarquez les trois petits cercles dans chaque pièce. Retournez tous les morceaux jusqu'à ce que les petits cercles soient tous orientés dans la même direction.

Commencez par la couche 2, qui est celle avec des cercles de la taille d'une pile bouton dans chacun des trois bras.

Placez le roulement au centre de la couche 2 et forcez-le dans le grand trou. Cela demandera beaucoup de force. Essayez de ne pas craquer l'acrylique en faisant cela. Cela dit, une seule petite fissure autour du trou de montage du roulement peut se former. Ceci est parfaitement acceptable.

Étape 14: Fidget Spinner - Assemblage mécanique

Empilez les couches - 1 à 5.

Notez que les pièces 4 et 5 sont en fait sur le même calque.

Insérez trois des coupleurs filetés en laiton.

Placez la couche 6 sur la pile.

Notez que les couches 1 et 6 ont des trous plus petits pour maintenir les coupleurs en laiton en place.

Utilisez les six vis courtes pour fixer les couches 1 et 6 aux coupleurs en laiton.

Étape 15: Fidget Spinner - Centre Hub

Retirez le papier protecteur de trois des cycles acryliques - deux grands et un petit.

Insérez une longue vis dans l'un des grands cercles acryliques; empilez le petit cercle acrylique sur la vis; et tournez un coupleur fileté en laiton sur la vis pour former une pile comme indiqué sur l'image.

Insérez la pile à travers le moyeu central.

Capturez la pile dans le moyeu en fixant le grand cercle acrylique restant sur le côté ouvert à l'aide d'une longue vis.

C'est fin ! Laissez les bon fidget rouler.

Étape 16: Digispark et USB Rubber Ducky

Digispark est un projet open source initialement financé par Kickstarter. Il s'agit d'une carte compatible Arduino basée sur ATtiny super-miniature utilisant l'Atmel ATtiny85. L'ATtiny85 est un microcontrôleur à 8 broches qui est un proche cousin de la puce Arduino typique, l'ATMega328P. L'ATtiny85 a environ un quart de la mémoire et seulement six broches d'E/S. Cependant, il peut être programmé à partir de l'IDE Arduino et il peut toujours exécuter le code Arduino sans accroc.

L'USB Rubber Ducky est un outil de piratage préféré. Il s'agit d'un dispositif d'injection de frappe déguisé en lecteur flash générique. Les ordinateurs le reconnaissent comme un clavier ordinaire et acceptent automatiquement ses charges utiles de frappe préprogrammées à plus de 1000 mots par minute. Suivez le lien pour tout savoir sur les canards en caoutchouc de Hak5 où vous pouvez également acheter la vraie affaire. En attendant, ce tutoriel vidéo montre comment utiliser un Digispark comme un Rubber Ducky. Un autre didacticiel vidéo montre comment convertir les scripts Rubber Ducky pour qu'ils s'exécutent sur le Digispark.

Étape 17: HackLife

Nous espérons que vous avez apprécié le voyage de ce mois-ci dans l'électronique de bricolage. Contactez-nous et partagez votre succès dans les commentaires ci-dessous ou sur le groupe Facebook HackerBoxes. Faites-nous savoir si vous avez des questions ou si vous avez besoin d'aide pour quoi que ce soit.

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