HackerBox 0038: TeknoDactyl: 17 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:56

هکرهای HackerBox در حال بررسی تشخیص اثر انگشت الکترونیکی و اسباب بازی های چرخان مکانیکی با میکروکنترلر روی سطح و مدارهای LED هستند. این دستورالعمل حاوی اطلاعاتی برای شروع کار با HackerBox #0038 است ، که می توانید تا آخرین منبع آن را در اینجا خریداری کنید. همچنین ، اگر می خواهید هر ماه یک HackerBox مانند این را در صندوق پستی خود دریافت کنید ، لطفاً در HackerBoxes.com مشترک شوید و به انقلاب بپیوندید!

موضوعات و اهداف یادگیری برای HackerBox 0038:

• کشف تشخیص اثر انگشت الکترونیکی
• میکروکنترلر Arduino Nano را پیکربندی و برنامه ریزی کنید
• ماژول های حسگر اثر انگشت رابط به میکروکنترلرها
• حسگرهای اثر انگشت را در سیستم های تعبیه شده ادغام کنید
• تکنیک های لحیم کاری روی سطح را تمرین کنید
• یک پروژه آجریلیک LED fidget spinner را مونتاژ کنید
• میکروکنترلر Digispark را پیکربندی و برنامه ریزی کنید
• با بارهای تزریق فشار کلید USB آزمایش کنید

HackerBoxes سرویس جعبه اشتراک ماهانه برای لوازم الکترونیکی DIY و فناوری رایانه است. ما سرگرم کننده ، سازنده و آزمایش کننده هستیم. ما رویای رویاها هستیم.

سیاره را هک کنید

مرحله 1: HackerBox 0038: محتویات جعبه

• ماژول حسگر اثر انگشت
• آردوینو نانو 5 ولت 16 مگاهرتز microUSB
• کیت لحیم کاری LED Fidget Spinner
• سلول سکه CR1220 برای کیت اسپینر
• ماژول میکروکنترلر USB Digispark
• موچین ESD
• بریس Desoldering
• دو جابجایی سطح ولتاژ چهار طرفه
• کابل فرمت USB
• برچسب جعل منحصر به فرد HackerBox
• برچسب هکر "Quad Cut Up"
• پچ مخصوص صندلی مخصوص آهن بر روی صندلی

برخی موارد دیگر که مفید خواهد بود:

• آهن لحیم کاری ، لحیم کاری و ابزارهای اصلی لحیم کاری
• شار لحیم کاری (مثال)
• ذره بین روشن (مثال)
• کامپیوتر برای اجرای ابزارهای نرم افزاری
• انگشتان برای چرخش فیجت
• انگشتان برای آزمایشات اثر انگشت

مهمتر از همه ، شما نیاز به حس ماجراجویی ، روحیه هکر ، صبر و کنجکاوی دارید. ساختن و آزمایش با وسایل الکترونیکی ، در حالی که بسیار سودمند است ، می تواند گاهی سخت ، چالش برانگیز و حتی ناامید کننده باشد. هدف پیشرفت است نه کمال. وقتی پافشاری می کنید و از ماجراجویی لذت می برید ، می توانید رضایت زیادی از این سرگرمی به دست آورید. هر قدم را به آرامی بردارید ، به جزئیات توجه کنید و از درخواست کمک نترسید.

در س FAالات متداول HackerBoxes اطلاعات زیادی برای اعضای فعلی و آینده نگر وجود دارد. تقریباً تمام ایمیل های پشتیبانی غیر فنی که دریافت می کنیم قبلاً در آنجا پاسخ داده شده است ، بنابراین واقعاً قدردانی می کنید که چند دقیقه برای خواندن سوالات متداول وقت گذاشتید.

مرحله 2: تشخیص اثر انگشت الکترونیکی

اسکنرهای اثر انگشت یک سیستم امنیتی بیومتریک برای تجزیه و تحلیل برجستگی های اصطکاکی از نوک انگشتان انسان است که به عنوان اثر انگشت نیز شناخته می شود. از این اسکنرها در اجرای قانون ، امنیت هویت ، کنترل دسترسی ، رایانه ها و تلفن های همراه استفاده می شود.

هرکسی روی انگشتان خود نشانه هایی دارد. آنها را نمی توان حذف یا تغییر داد. این علائم دارای الگویی به نام اثر انگشت هستند. هر اثر انگشت خاص است و متفاوت از هر اثر دیگری در جهان. از آنجا که ترکیبات بیشماری وجود دارد ، اثر انگشت به یک ابزار ایده آل برای شناسایی تبدیل شده است.

سیستم اسکنر اثر انگشت دو کار اساسی دارد. ابتدا تصویر انگشت را ثبت می کند. در مرحله بعد ، تعیین می کند که آیا الگوی برجستگی ها و دره های این تصویر با الگوی برجستگی ها و دره ها در تصاویر از قبل اسکن شده مطابقت دارد یا خیر. فقط ویژگی های خاص ، که منحصر به فرد برای هر اثر انگشت است ، فیلتر شده و به عنوان کلید بیومتریک رمزگذاری شده یا نمایش ریاضی ذخیره می شوند. هیچ تصویری از اثر انگشت ذخیره نمی شود ، فقط یک سری اعداد (یک کد دودویی) ، که برای تأیید استفاده می شود. الگوریتم را نمی توان معکوس کرد تا اطلاعات کد شده را به تصویر اثر انگشت تبدیل کند. این امر باعث می شود که اثر انگشت قابل استفاده را از اطلاعات تصویر رمزگذاری شده استخراج یا کپی نکنید.

(ویکیپدیا)

مرحله 3: پلت فرم میکروکنترلر Arduino Nano

Arduino Nano یا برد میکروکنترلر مشابه ، برای ارتباط با ماژول های اسکنر اثر انگشت ، انتخابی عالی است. برد آردوینو نانو شامل پین هدر است ، اما آنها به ماژول لحیم نمی شوند. فعلا سنجاق ها را کنار بگذارید. این آزمایشات اولیه ماژول Arduino Nano PRIOR را برای لحیم کاری پین های سربرگ Arduino Nano انجام دهید. تنها چیزی که برای مراحل بعدی لازم است یک کابل microUSB و Arduino Nano درست همانطور که از کیف بیرون می آید است.

آردوینو نانو یک برد آردوینو مینیاتوری شده و روی سطح نصب شده و با USB متصل شده است. این برنامه به طور شگفت انگیزی کامل است و هک کردن آن آسان است.

امکانات:

• میکروکنترلر: Atmel ATmega328P
• ولتاژ: 5 ولت
• پین های ورودی/خروجی دیجیتال: 14 (6 PWM)
• پین های ورودی آنالوگ: 8
• جریان DC در هر پین ورودی/خروجی: 40 میلی آمپر
• حافظه فلش: 32 کیلوبایت (2 کیلوبایت برای بوت لودر)
• SRAM: 2 کیلوبایت
• EEPROM: 1 کیلوبایت
• سرعت ساعت: 16 مگاهرتز
• ابعاد: 17 میلی متر در 43 میلی متر

این نوع خاص از آردوینو نانو ، طرح Robotdyn مشکی است. رابط کاربری توسط یک پورت MicroUSB روی صفحه است که با همان کابل های MicroUSB که با بسیاری از تلفن های همراه و رایانه های لوحی استفاده می شود سازگار است.

Arduino Nanos دارای تراشه داخلی USB/Serial Bridge است. در این نوع خاص ، تراشه پل CH340G است. توجه داشته باشید که انواع دیگر تراشه های USB/Serial Bridge در انواع مختلف بردهای آردوینو استفاده می شود. این تراشه ها به شما این امکان را می دهند تا با پورت USB کامپیوتر بتوانید با رابط سریال روی تراشه پردازنده آردوینو ارتباط برقرار کنید.

سیستم عامل رایانه به درایور دستگاه نیاز دارد تا با تراشه USB/Serial ارتباط برقرار کند. راننده به IDE اجازه می دهد تا با برد Arduino ارتباط برقرار کند. درایور دستگاه مورد نیاز بستگی به نسخه سیستم عامل و نوع تراشه USB/سریال دارد. برای تراشه های CH340 USB/Serial ، درایورهای موجود برای بسیاری از سیستم عامل ها (UNIX ، Mac OS X یا Windows) وجود دارد. سازنده CH340 این رانندگان را در اینجا تامین می کند.

هنگامی که برای اولین بار آردوینو نانو را به پورت USB رایانه خود وصل می کنید ، چراغ سبز روشن می شود و اندکی پس از آن LED آبی به آرامی چشمک می زند. این اتفاق می افتد زیرا Nano از قبل با برنامه BLINK بارگیری شده است ، که با نام تجاری جدید Arduino Nano اجرا می شود.

مرحله 4: محیط توسعه یکپارچه Arduino (IDE)

اگر هنوز Arduino IDE را نصب نکرده اید ، می توانید آن را از Arduino.cc بارگیری کنید

اگر می خواهید اطلاعات مقدماتی بیشتری برای کار در اکوسیستم آردوینو داشته باشید ، پیشنهاد می کنیم راهنمای کارگاه راه اندازی HackerBoxes را بررسی کنید.

Nano را به کابل MicroUSB و سر دیگر کابل را به یک پورت USB در رایانه وصل کنید ، نرم افزار Arduino IDE را راه اندازی کنید ، پورت USB مناسب را در IDE زیر ابزار> درگاه (احتمالاً نامی با "wchusb" در آن انتخاب کنید)) همچنین "Arduino Nano" را در IDE زیر tools> board انتخاب کنید.

در نهایت ، یک قطعه کد نمونه را بارگذاری کنید:

فایل-> مثالها-> مبانی-> پلک زدن

این در واقع کدی است که از قبل روی Nano بارگیری شده است و باید در حال حاضر اجرا شود تا به آرامی LED آبی چشمک بزند. بر این اساس ، اگر این کد نمونه را بارگذاری کنیم ، چیزی تغییر نمی کند. در عوض ، اجازه دهید کد را کمی تغییر دهیم.

با نگاه دقیق ، می بینید که برنامه LED را روشن می کند ، 1000 میلی ثانیه (یک ثانیه) منتظر می ماند ، LED را خاموش می کند ، یک ثانیه دیگر منتظر می ماند و سپس دوباره همه چیز را برای همیشه انجام می دهد.

کد را با تغییر هر دو عبارت "تاخیر (1000)" به "تاخیر (100)" تغییر دهید. این اصلاح باعث می شود LED ده برابر سریعتر چشمک بزند ، درست است؟

اجازه دهید کد اصلاح شده را با کلیک روی دکمه UPLOAD (نماد پیکان) درست در بالای کد اصلاح شده خود در Nano بارگذاری کنید. در زیر کد اطلاعات مربوط به وضعیت را مشاهده کنید: "کامپایل" و سپس "بارگذاری". در نهایت ، IDE باید "بارگذاری کامل" را نشان دهد و LED شما باید سریعتر چشمک بزند.

اگر چنین است ، تبریک می گویم! شما به تازگی اولین قطعه کد جاسازی شده خود را هک کرده اید.

هنگامی که نسخه چشمک زن سریع شما بارگیری و اجرا می شود ، چرا نمی بینید که آیا می توانید دوباره کد را تغییر دهید تا LED دوبار سریع چشمک بزند و سپس چند ثانیه صبر کنید تا تکرار شود؟ آن را امتحان کنید! در مورد برخی الگوهای دیگر چطور؟ هنگامی که موفق به تجسم یک نتیجه دلخواه ، کدگذاری آن و مشاهده عملکرد مطابق برنامه شده اید ، گام بزرگی در جهت تبدیل شدن به یک هکر سخت افزاری شایسته برداشته اید.

مرحله 5: لحیم پین های سربرگ Arduino Nano

اکنون که رایانه توسعه شما برای بارگذاری کد در Arduino Nano پیکربندی شده است و نانو آزمایش شده است ، کابل USB را از Nano جدا کرده و آماده لحیم پین هدر شوید. اگر برای اولین بار است که در باشگاه مبارزه می شوید ، باید لحیم کاری کنید.

بسیاری از راهنماها و فیلم های عالی در مورد لحیم کاری (به عنوان مثال) آنلاین وجود دارد. اگر احساس می کنید به کمک بیشتری نیاز دارید ، سعی کنید گروه سازندگان محلی یا فضای هکرها را در منطقه خود پیدا کنید. همچنین ، باشگاه های رادیویی آماتور همیشه منابع عالی برای تجربه لوازم الکترونیکی هستند.

دو سرفصل تک ردیف (هر کدام پینزده پین) را به ماژول آردوینو نانو لحیم کنید. اتصال شش پین ICSP (برنامه نویسی سریال در مدار) در این پروژه استفاده نمی شود ، بنابراین فقط آن پین ها را خاموش بگذارید. پس از اتمام لحیم کاری ، پل های لحیم کاری و/یا اتصالات لحیم کاری سرد را به دقت بررسی کنید. در نهایت ، Arduino Nano را به کابل USB متصل کرده و بررسی کنید که همه چیز هنوز درست کار می کند.

مرحله 6: ماژول حسگر اثر انگشت

ماژول حسگر اثر انگشت دارای رابط سریال است که افزودن آن به پروژه های شما را بسیار آسان می کند. این ماژول دارای حافظه FLASH یکپارچه برای ذخیره هرگونه اثر انگشتی است که برای تشخیص آن آموزش دیده است ، فرآیندی که به نام ثبت نام شناخته می شود. به سادگی چهار سیم را به میکروکنترلر خود وصل کنید همانطور که در اینجا نشان داده شده است. توجه داشته باشید که VCC 3.3V است (نه 5V).

Adafruit یک کتابخانه بسیار خوب آردوینو برای حسگرهای اثر انگشت منتشر کرد. کتابخانه شامل تعدادی طرح مفید است. به عنوان مثال ، "enroll.ino" نحوه ثبت (آموزش) اثر انگشت در ماژول را نشان می دهد. پس از آموزش ، "fingerprint.ino" نحوه اسکن اثر انگشت و جستجو در برابر داده های آموزش داده شده را نشان می دهد. اسناد Adafruit برای کتابخانه را می توانید در اینجا پیدا کنید. می توانید خوانندگان اثر انگشت اضافی را در آنجا دریافت کنید یا برخی از ماژول های پر را بررسی کنید.

ادغام

حسگرهای اثر انگشت را می توان به پروژه های مختلف از جمله سیستم های امنیتی ، قفل درها ، سیستم های حضور در زمان و غیره اضافه کرد. به عنوان مثال ، این یک ارتقاء عالی برای پروژه های Locksport HackerBox است.

در این ویدئو یک سیستم نمونه با سنسور اثر انگشت کار می کند.

مرحله 7: کیت LED Fidget Spinner

کیت LED چرخان از دو کنترل کننده Microchip PIC و 24 LED برای نمایش الگوهای رنگارنگ مختلف استفاده می کند. الگوها با استفاده از تکنیک Persistence of Vision (POV) قابل مشاهده هستند. الگوها را می توان با فشار دادن دکمه تغییر داد.

قبل از شروع ، تمام قطعات ذکر شده در بالا را بررسی کنید. احتمالاً برخی مقاومت ها ، خازن ها ، LED ها ، پیچ ها و قطعات اکریلیک اضافی در کیت وجود دارد ، بنابراین اجازه ندهید این شما را گیج کند. حتی اگر کیت شما شامل یک برگه دستورالعمل بود ، رعایت دستورالعمل های اینجا باید بسیار ساده تر باشد.

مرحله 8: کیت LED Fidget Spinner - شماتیک و PCB

اولین س Ourال ما هنگام نگاه به این شماتیک باید این باشد: دقیقاً چگونه 24 LED را تنها با ده خط ورودی/خروجی رانندگی می کنید؟ شعبده بازي؟ بله ، جادوی شارلی پلکسینگ.

یادداشت جهت گیری کامپوننت. نمودار علائم پلاریته PCB را از نزدیک مرور کنید. دو میکروکنترلر باید در جهت درست چرخانده شوند. همچنین ، LED ها قطبی شده اند و باید به درستی جهت گیری شوند. در قرارداد ، مقاومتها و خازنها را می توان در هر جهت لحیم کرد. دکمه فقط در یک طرف مناسب است.

مرحله 9: Fidget Spinner - شروع با لحیم کاری SMT

PCB کیت fidget spinner فناوری نصب سطح (SMT) است که معمولاً برای لحیم کاری بسیار چالش برانگیز است. با این حال ، طرح PCB و انتخاب قطعات باعث می شود این کیت SMT نسبتاً آسان لحیم شود. اگر تا به حال با لحیم کاری SMT کار نکرده اید ، برخی از ویدئوهای نمایشی واقعاً آنلاین (به عنوان مثال) وجود دارد.

شروع به لحیم کاری: دکمه و مقاومت 10K آن ("103") احتمالاً ساده ترین مکان برای شروع است زیرا فضای زیادی در اطراف آنها وجود دارد. وقت بگذارید و هر دو این اجزا را در جای خود لحیم کنید.

به یاد داشته باشید که حتی اگر لحیم کاری شما کاملاً موفقیت آمیز نباشد ، سفر خارج از منطقه راحتی فعلی شما بهترین تمرین است. همچنین ، کیت مونتاژ شده همچنان به عنوان یک چرخنده با ظاهر زیبا از الهام بخش الکترونیک عمل می کند ، حتی اگر LED ها کاملاً کاربردی نباشند.

مرحله 10: Fidget Spinner - لحیم کاری میکروکنترلر

دو میکروکنترلر را لحیم کنید (به علامت جهت توجه کنید). دو خازن 0.1uF را که درست در کنار میکروکنترلرها هستند دنبال کنید. خازن ها قطبی نیستند و می توانند به هر صورت جهت یابی شوند.

مرحله 11: Fidget Spinner - LED Soldering

دو ردیف LED روی PCB و دو نوار از اجزای LED وجود دارد. هر نوار رنگ متفاوتی دارد (قرمز و سبز) ، بنابراین LED های هر نوار را در یک ردیف در PCB با هم نگه دارید. فرقی نمی کند کدام ردیف سبز و کدام قرمز است ، اما LED های رنگی یکسان باید همه در یک ردیف با هم باشند.

علامت "-" بر روی هر صفحه PCB برای LED ها وجود دارد. این علامت گذاری ها در امتداد ردیف لنت ها به سمت دیگر متغیر است ، به این معنی که جهت LED های ردیف به جلو و عقب تغییر می کند. علامت های سبز در یک طرف هر LED باید به سمت "-" ایجاد شده برای آن صفحه LED باشد.

مرحله 12: Fidget Spinner - لحیم کاری را تمام کنید

شش مقاومت 200 اهم ("201") را لحیم کنید. اینها قطبی نیستند و ممکن است در هر دو جهت قرار بگیرند.

سه گیره باتری سکه ای را با قرار دادن آنها در پایین PCB و سپس لحیم کاری در دو سوراخ از بالای تخته ، لحیم کنید.

سه سلول سکه را وارد کنید و دکمه را برای آزمایش LED ها فشار دهید. در حالی که PCB ثابت است نمی توانید الگوهای POV را مشاهده کنید ، اما هنگام دوچرخه سواری در حالت های نمایش ، متوجه روشنایی های مختلف بین دو بانک LED می شوید. توجه داشته باشید که پرس های کوتاه و پرس های بلند جلوه های متفاوتی دارند.

مرحله 13: Fidget Spinner - خانه اکریلیک را آماده کنید

کاغذ محافظ را از قطعات اکریلیک جدا کنید.

پنج قطعه اکریلیک و PCB را به شماره گذاری شده در تصویر قرار دهید. این نشان دهنده ترتیب پشته نهایی است.

به سه دایره کوچک در هر قطعه توجه کنید. هر قطعه را برعکس کنید تا دایره های کوچک همه در یک جهت قرار بگیرند.

با لایه 2 شروع کنید ، لایه ای که دارای حلقه هایی به اندازه سلول سکه در هر سه بازو است.

یاتاقان را در مرکز لایه 2 قرار دهید و آن را به زور وارد سوراخ بزرگ کنید. این کار نیروی زیادی خواهد گرفت. سعی کنید هنگام انجام این کار اکریلیک را نشکنید. با این وجود ، ممکن است یک شکاف کوچک در اطراف سوراخ نصب بلبرینگ ایجاد شود. این کاملا قابل قبول است.

مرحله 14: فیجت اسپینر - مونتاژ مکانیکی

لایه ها را روی هم قرار دهید - 1 تا 5.

توجه داشته باشید که قطعات 4 و 5 در واقع روی یک لایه قرار دارند.

سه تا از اتصالات برنجی نخ دار را وارد کنید.

لایه 6 را روی پشته قرار دهید.

توجه داشته باشید که لایه های 1 و 6 دارای سوراخ های کوچکتری هستند تا اتصال دهنده های برنجی را در جای خود نگه دارند.

از شش پیچ کوتاه برای چسباندن لایه های 1 و 6 به زنجیرهای برنجی استفاده کنید.

مرحله 15: Fidget Spinner - مرکز هاب

کاغذ محافظ را از سه چرخه اکریلیک - دو عدد بزرگ و یکی کوچک - بردارید.

یک پیچ بلند را در یکی از دایره های بزرگ اکریلیک قرار دهید. دایره اکریلیک کوچک را روی پیچ قرار دهید. و یک اتصال دهنده برنجی پیچ دار را روی پیچ بچرخانید تا مطابق تصویر نشان داده شود.

پشته را از طریق هاب مرکزی وارد کنید.

با چسباندن بقیه حلقه اکریلیک باقی مانده به طرف باز با استفاده از یک پیچ بلند ، پشته را در هاب بگیرید.

C'est fin! Laissez les bon fidget rouler.

مرحله 16: Digispark و USB Rubber Ducky

Digispark یک پروژه منبع باز است که ابتدا از طریق Kickstarter تأمین مالی شده است. این یک برد سازگار با آردوینو مبتنی بر ATtiny با مینیاتوری فوق العاده با استفاده از Atmel ATtiny85 است. ATtiny85 یک میکروکنترلر 8 پین است که پسر عموی نزدیک تراشه معمولی آردوینو ، ATMega328P است. ATtiny85 حدود یک چهارم حافظه و تنها شش پین ورودی/خروجی دارد. با این حال ، می توان آن را از Arduino IDE برنامه ریزی کرد و همچنان می تواند کد Arduino را بدون مشکل اجرا کند.

USB Rubber Ducky یک ابزار هکر مورد علاقه است. این یک دستگاه تزریق ضربه محکم و ناگهانی است که به عنوان یک درایو فلش عمومی پوشانده شده است. رایانه ها آن را به عنوان صفحه کلید معمولی تشخیص داده و بطور خودکار بارهای از پیش برنامه ریزی شده آن را با سرعت بیش از 1000 کلمه در دقیقه می پذیرند. پیوند را دنبال کنید تا همه چیز را در مورد Rubber Duckies از Hak5 بیاموزید ، همچنین می توانید معامله واقعی را خریداری کنید. در ضمن ، این آموزش تصویری نحوه استفاده از Digispark مانند Rubber Ducky را نشان می دهد. آموزش تصویری دیگر نحوه تبدیل اسکریپت های لاستیکی را برای اجرا در Digispark نشان می دهد.

مرحله 17: HackLife

امیدواریم از سفر این ماه به لوازم الکترونیکی DIY لذت برده باشید. با ما در ارتباط باشید و موفقیت خود را در نظرات زیر یا در گروه فیس بوک HackerBoxes به اشتراک بگذارید. در صورت داشتن هرگونه سوال یا نیاز به راهنمایی در هر مورد ، مطمئناً به ما اطلاع دهید.

به مهمانی بپیوندید. با HackLife زندگی کنید می توانید هر ماه یک جعبه جالب از پروژه های الکترونیکی قابل هک و فناوری رایانه را مستقیماً به صندوق پستی خود تحویل دهید. کافی است به HackerBoxes.com سر بزنید و در سرویس ماهانه HackerBox مشترک شوید.