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嵌入式门禁系统设计与实现

作者：庞春辉日期：2015-11-14 10:20 来源：未知

人们生活水平的提高，智能建筑理念开始被逐步的出现。智能建筑概念的提出，最初的模式源于上世纪80年代的美国。1984年美国建造了世界第一座智能化的大楼，里面有最为先进的控制技术。由此，智能化开始在全球开始推广，并开始迈入发展的快车道。门禁系统作为智能小区的重要组成部分，是现代社区的安全管理系统，通过该系统使我们可以足不出户就可实现对安全信息的采集和反馈，从而加强小区对人、物等方面的保护的力度。但是现阶段的门禁系统在很大程度上都是采用单片机技术进行设计，这种门禁系统在接口、速度和性能方面的限制，不能满足用户日益增加的需求。对此，本文提出一种基于 ARM 处理器的门禁系统。
1 ARM9 处理器与嵌入式概述同时随着电子技术的发展，嵌入式系统被广泛的应用在我国的各个领域，如工程设计、商业文化、军事等领域。嵌入式产品的持续开发，使得该技术和人们的生活连接更为紧密，并逐步改变着人们的生活理念。ARM9作为嵌入式系统中常用的处理器，是由英国ARM公司设计的一系列主流的嵌入式处理器，其主要包括ARM920T、ARM922T和ARM940T等类型。该处理器主要被应用在无线设备、仪器仪表、安全系统、机顶盒、高端打印机、数字照相机和数字摄像机等各个领域。该处理器具有处理速度快，可达到 1.1MIPS/MHz，系统的时钟在 100-233MHz，远远高于常规的 ARM7 处理器等。
2 系统功能模块组成及设计结合门禁系统的需求分析，本文将该系统的主要组成部分分为管理主机、通信模块、门禁控制器、门开关、电控锁和读卡器等，具体见图 1。

2.1 门禁控制器的功能设计
该模块作为整个系统的核心，为系统的主要功能的实现者。该模块的功能主要包括对系统进行初始化设置，对门禁卡进行权限验证，对开关门进行控制，对前端的数据进行采集、传输和处理，对设备进行I/O检测和报警功能等。在这些功能中，网络通信主要负责实现与主机的数据传输，接收管理器的相关配置信息，同时进行相应的报文发送处理等。门禁控制器则通过其传输的功能将数据传输给远程的主机管理系统，通过验证该卡是否有效，如有效则打开电控锁，如没通过权限的审核，则关闭。该系统在正常运行的时候，如无动作及相关的异常情况，则是处于空闲的状态，如果有任何的异常，则进行报警。
2.2 通信管理器功能设计
通信管理作为数据传输的重要设备，并作为主机的辅助设备，经局域网和主机相连接。因此，该模块的主要功能包括对门禁参数的设置，对远程控制节点的控制，对节点搜集信息的分析和统计，定时和系统中的节点进行数据传输，对端口属性的设置，对用户属性信息的匹配等功能。而其中的控制器则主要实现系统的初始化的设置，系统的复位和对时间的校正。
3 系统硬件设计硬件作为系统运行的基础，为软件平台的运行提供相关的物理平台和通信的接口。该系统其主要的硬件平台包括嵌入式的处理器、输入和输出设备、显示装置、存储器、电源、报警装置及其外围的电路。
3.1 嵌入式处理器
在本系统的处理器选择中，选择S3C2410作为主控芯片，该芯片采用0.18um制造工艺的32位微控制器。拥有独立的 16KB 指令 Cache 和 16KB 数据Cache，支持 TFT 的 LCD 控制器，NAND闪存控制器，3 路 UART，4 路 DMA，4路带 PWM 的 Timer ，I/O 口，RTC，8 路10 位 ADC，2 路 SPI。S3C2410 处理器最高可运行在203MHz。正是因为其强大的性能使得该芯片被广泛的应用。
3.2 显示装置
该模块则主要通过相关的LCD显示器对门禁系统中的相关信息进行控制，同时为保障该LCD的正常工作，一定要确保硬件的连接方式。
3.3 存储器
存储区设备作为嵌入式系统当中的一个重要组成部分，主要用于对相关信息的存储。因此在对该系统的布局中考虑采用FLASH（闪存）的方式，该存储可多次的擦写，并且具有存储的速度快，容量大和价格实惠等特点。将其存放在门禁的节点控制器当中可对各种系统配置信息和事件进行记录，同时对相关的应用程序等进行保存。
3.4 报警装置
该系统的报警装置主要通过蜂鸣器来进行实现。当系统在检测到有非法的人员进入或是通过，系统则会自动启动蜂鸣器，并持续的发出警报。
3.5 电源管理
在嵌入式系统当中，其对系统的功耗的要求比较敏感，因此，在选择电源的时候必须通过可变换电源的方式对系统进行控制。
3.6 外围电路
在该系统中其作为一个完整的嵌入式的系统，结合其需要还必须实现对系统的通信接口问题。第一，RS-232串行接口。该接口主要通过串口对程序进行下载和通过串行进行通信；第二，Ethernet 接口。该接口主要提供以太网的通信接口；第三，除上述的接口以外，还包括对现场总线接口、SPI接口等。
4 系统软件设计对硬件的软件部分设计主要包括硬件的加电初始化，指纹采集和识别、电控锁开关，液晶显示器的信息提示等。在该系统中，采用无限循环函数，通过在循环的过程中调取各个功能模块的相应功能。同时为更好对该系统进行设计，本文引入生物指纹识别算法。通过对人体指纹的采集，实现电子锁的开关。当该指纹采集处理完后，系统会自动退回低功耗的等待模式，并等待进行其他的相关操作。
5 结语
随着现代科技的发展和经济收入水平的提高，人们对自身安全开始逐步的重视起来。对此本文提出采用一种基于嵌入式和指纹识别的门禁系统。该系统通过其中的通信管理器实现主机和门禁控制器的通信，同时采用软件系统对其中的功能的实现进行设计，保障了该系统的正常的运行。
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