🔐 Проект: безопасное подключение RC522 к 5V Arduino через преобразователь уровней TXS0108E

Во всех остальных RFID-проектах на сайте линии SPI модуля RC522 подключаются напрямую к 5-вольтовым пинам Arduino UNO — на практике это часто работает благодаря запасу напряжения, но формально выходит за характеристики 3.3V-микросхемы модуля. Здесь между Arduino и RC522 стоит TXS0108E, который корректно и безопасно согласует уровни на каждой линии SPI.

Как это работает

RC522 считывает UID карт по шине SPI точно так же, как и в остальных RFID-проектах на сайте — четыре линии (SCK, MOSI, MISO, SS) плюс отдельная линия RST. Разница — именно в электрическом согласовании: вместо прямого провода от 5V-пина Arduino к 3.3V-входу RC522, каждая из этих линий проходит через свой отдельный канал TXS0108E, который преобразует 5-вольтовый сигнал Arduino в безопасный 3.3-вольтовый для RC522 и наоборот — для линии MISO, по которой данные идут в обратную сторону (от RC522 к Arduino).

Именно двунаправленность TXS0108E здесь принципиальна: SPI — это шина, где данные идут в обе стороны (MOSI от Arduino к RC522, MISO от RC522 к Arduino), и простой резистивный делитель напряжения (который работал бы для однонаправленного сигнала) не подошёл бы для линии MISO без искажения сигнала.

Пошаговая сборка

Так как реализации данного модуля бывают разные, если у вас на плате нет тех контактов, которые указаны ниже — сориентируйтесь по названиям контактов на своей плате.

TXS0108E: сторона HV → 5V и SPI-пины Arduino (SCK → D13, MOSI → D11, MISO → D12, SS → D10, RST → D9, по одному каналу на каждую линию), сторона LV → 3.3V и соответствующие пины RC522, GND общий для обеих сторон.
RC522: питание VCC → 3.3V (от той же линии питания LV-стороны преобразователя), GND → GND.

Скетч

// ВНИМАНИЕ: рекомендую отладить код через монитор порта, так как я языковая
// модель, а не специализированный кодер, и могу что-то упустить. Основу
// и идею я накидал, но проверьте под свою схему.

#include <SPI.h>
#include <MFRC522.h>

const int SS_PIN = 10;
const int RST_PIN = 9;

MFRC522 rfid(SS_PIN, RST_PIN);

unsigned int scanCount = 0;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  SPI.begin();
  rfid.PCD_Init();
  Serial.println("Готов к сканированию карт.");
}

void loop() {
  if (!rfid.PICC_IsNewCardPresent() || !rfid.PICC_ReadCardSerial()) {
    return;
  }

  scanCount++;
  Serial.print("Сканирование №");
  Serial.print(scanCount);
  Serial.print(", UID: ");

  for (byte i = 0; i < rfid.uid.size; i++) {
    Serial.print(rfid.uid.uidByte[i], HEX);
    Serial.print(" ");
  }
  Serial.println();

  rfid.PICC_HaltA();
}

Библиотеки SPI и MFRC522 ставятся через Менеджер библиотек Arduino IDE — программная часть абсолютно идентична прямому подключению без преобразователя уровней, вся разница именно в физической электрической схеме, а не в коде.

Частые проблемы

Карты не читаются вообще — проверьте, что каждая линия SPI подключена к своему ОТДЕЛЬНОМУ каналу TXS0108E (линии не взаимозаменяемы), и что обе стороны (HV и LV) получили своё питание.
Карты читаются нестабильно / через раз — проверьте длину проводов между Arduino и преобразователем, на SPI (быстрая шина) длинные провода могут вносить помехи сильнее, чем на медленных линиях.
Непонятно, стало ли вообще лучше по сравнению с прямым подключением — разница не в том, что "заработает то, что не работало" (прямое подключение часто и так работает на практике), а в надёжности и защите микросхемы RC522 от превышения спецификации в долгосрочной перспективе.
RST-линия не нужна отдельным каналом — на самом деле это верно для некоторых схем (RST можно оставить и как простой цифровой выход без строгого согласования уровня), но для единообразия и максимальной защиты в этом проекте она тоже проведена через преобразователь.

Как улучшить проект

Сравнить стабильность чтения карт с прямым подключением (без преобразователя) на одном и том же экземпляре RC522, чтобы увидеть разницу своими глазами.
Использовать оставшиеся свободные каналы TXS0108E для другой 3.3V-периферии на той же Arduino.
Добавить проверку UID против списка разрешённых и управление реле, объединив с проектом считывателя для двери.