【正文】 通過讀卡或讀卡加密碼的形式來識別進入權限，按卡片種類又可分為 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 緒論 2 磁卡：有成本較低；一人一卡（ +密碼），安全一般， 可聯(lián)微機，記錄開門信息的優(yōu)點；缺點就是卡片設備很容易磨損，壽命較短；卡片容易復制；同時很難雙向控制。雖然成本較高，但是這是應用范圍最為廣泛的了。綜合起來使用生物設別在一定條件并不方便。在技術上面智能門禁系統(tǒng)相對于傳統(tǒng)的門禁系統(tǒng)來說應用了更多的防范措施，這些措施涉及并綜合了眾多的高科技技術，其中包括光學、電子、通訊技術、計算機技術、乃至生物科學等諸多領域。 論文研究的內容和工作 本課題的研究目的是設計和實現(xiàn)具有良好的擴展性和適應性的門禁系統(tǒng)。并且研究嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的方法和 Linux 驅動程序的設計方法。 射頻識別（ 英文 ： Radio Frequency IDentification， 縮寫 ： RFID）是一種 無線 通信技術 ，可以通過 無線電 訊號識別特定目標并讀寫相關 數(shù)據(jù) ，而無需識別系統(tǒng)與特定目標之間建立 機械 或者 光學 接觸。與條形碼不同的是射頻標簽不需要處在識別器視線之內，也可以嵌入被追蹤物體之內。位于要設別的目標表面或者內部，一般由兩個部件（如線圈或者微波天線）和一個電子芯片組成。許多讀寫都額外的接口，可以把收到的數(shù)據(jù)傳送給另一個系統(tǒng)，如個人計算機或者自動控制系統(tǒng)。此外，它還可以實時獲取詳細的目錄信息和實時監(jiān)測貨物清單。世界各大半導體生產(chǎn)商從 ARM 公司購買其設計的 ARM 微處理器內核，根據(jù)各自不同的應用領域，加入適當?shù)耐鈬娐?，從而形成自己?ARM 微處理器芯片進入市場。 2）無線通訊領域目前已有超過 85%的無 線通訊設備采用了 ARM 技術， ARM 以其高性能和低成本，在該領域的地位日益鞏固。 5）成像和安全產(chǎn)品：現(xiàn)在流行的數(shù)碼相機和打印機中絕大部分采用 ARM 技術。具有集成度高，實時響應速度快、維護和擴展方便以及升級換代快等特點，廣泛應用于實時性強以及系統(tǒng)對功能、可靠性、功耗等技術指標嚴格要求的多任務體系。如下圖 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 門禁系統(tǒng)技術 的介紹 7 圖 嵌入式體系結構圖 1） 硬件 嵌入式硬件系統(tǒng)的核心是嵌入式處理器。在處理器方面，嵌入式系統(tǒng)一般使用 SDRAM 作為內存， Flash 作為外村。嵌入式操作系 統(tǒng)中的美國河風公司的 Vxworks、微軟的 Windows CE 都有功能強大，優(yōu)越的性能，但是都是商業(yè)軟件。嵌入式軟件的特點如下 1） 系統(tǒng)軟件的高實時性是其基本的要求 2） 多任務的實時操作系統(tǒng)成為嵌入式 應用軟件的必須條件 3） 要求對軟件實現(xiàn)固態(tài)化存儲，因為一般完成設計的軟件程序都需要打包然 后放在操作系統(tǒng)中，需要時就運行應用程序，一般不允許對其軟件程序進 行修改。本設計采用的是上、下位機分離的雙 CPU結構，下位機 MCU 通過 USB Slave 端口與上位機 ARM USB Host 端口通信，上位機運行的是 ARMLinux 操作系統(tǒng)。 S3c6410 芯片介紹 S3c6410 是一個 16/32 位 RISC 微處理器，該處理器旨在為移動行業(yè)及一般領域的應用提供一種具有成本效益、功耗低、性能高的解決方案。內部集成的一個多格式編碼器支持 MPEG4/，同時這個硬件解碼器支持實攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 總體設計和軟硬件平臺的選擇 10 時視頻會議和 NTSC、 PAL 模式的 TV輸出。隨著其應用范圍的不斷擴大，如公共交通、路橋收費、電 子機票、身份證、付費電話等，再加上應用裝置的增加，與 MIFARE 相關的行業(yè)得到了長足的發(fā)展。此外，還支持用于驗證 MIGARE 系列產(chǎn)品的快速 CRYPTO1 加密算法。MF RC500 的外部接口包括數(shù)據(jù)總線 、地址總線、控制總線（包含中斷和讀寫信號等）和電源等。 MF RC500 以完全透明的模式進行操作，因此支持 ISO/IEC 144322020 的所有層。接收器可以檢測到并解碼非常弱的應答信號。 MF RC500 的具有以下的優(yōu)良特性：高集成度模擬電路用于電子標簽應答的解調和解碼；緩沖輸出驅動電路使用最少數(shù)目的外部元件連接到天線；近距離操作（可達 100mm）；用于連接 石英晶體的快速內部振蕩器緩沖區(qū)；時鐘頻率監(jiān)視；硬件復位是低功耗的；軟件實現(xiàn)掉電模式；并行微處理器接口帶有地址鎖存和 IRQ 線；微處理器并行接口類型可以自動檢測；接受 FIFO 緩沖區(qū)和易用的發(fā)送；面向位和字節(jié)的幀；唯一的序列號；支持防碰撞過程 ；片內時鐘電路；支持MIFARE PRO 和 ISO/IEC 1444322020(透明模式且 T = “ CL” )；支持 Mifare Classic； CRYPTO1 以及具有可靠的內部非易失性的密鑰存儲器；支持 MIFARE 有源天線；在高安全性的終端上非常適用。 嵌入式系統(tǒng)的軟件結構如下圖： 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 總體設計和軟硬件平臺的選擇 14 圖 嵌入式系統(tǒng)軟件結構 選擇 Linux 操作系統(tǒng)的理由 在嵌入式領域有很多成熱的操作系統(tǒng) ,它們廣泛的應用在各種領域，如 Linux、WindowsCE、 Vxworks、 pSOS 等，本設計中選擇 Linux 作為嵌入式開發(fā)的操作系統(tǒng) ,以下列舉了選擇嵌入式開發(fā)的 Linux 操作系統(tǒng)所具有的一些優(yōu)勢： （ 1） 嵌入式 Linux 有開放的源代碼。而商業(yè)操作系統(tǒng)每個拷貝售價在幾百美元到幾萬美元不等 ,如果需要操作系統(tǒng)的源代碼，則還需要另外購買。 Linux 操作系統(tǒng)作為類 Unix 操作系統(tǒng)的典型，繼承了在服務器方面 Unix 安全可靠高效的特點，并且繼承了 Unix 支持的標準因特網(wǎng)協(xié)議，可以非常方便地搭建起一個簡易的服務器系統(tǒng)，長期運行，使得基于嵌入式的 Linux 服務器在小型服務器領域上有強的競爭優(yōu)勢。例如交叉編譯工具，它跨越了不同的平臺實現(xiàn)了在強大的 CPU 下編譯目的，而編譯出來的可執(zhí)行程序針對的其它硬件平臺的，這種獨創(chuàng)性的工具節(jié)省了很多過程上繁瑣的細節(jié)問題，讓開發(fā)過程變得輕松。作為一種可移植的操作系統(tǒng)， Linux 絕大多數(shù)的計算機平臺上很好的運行。如對文件和目錄實現(xiàn)的讀、寫權限的控制，有有效的進程監(jiān)控系統(tǒng)，實時查看內存運行狀態(tài)， Root 權限實現(xiàn)管理員對操作系統(tǒng)最大限度的控制和操作 。 在嵌入式系統(tǒng)中是沒有 BIOS 程序的，從開機硬件初始化到啟動操作系統(tǒng)內核全部是由 Bootloader 程序完成的。 bootloader就是在操作系統(tǒng)內核運行之前運行的一段小程序 ,被用作系統(tǒng)從硬件啟動到操作系統(tǒng)啟動的過渡，是嵌入式系統(tǒng)中非常重要且必不可少的一段程序。 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 總體設計和軟硬件平臺的選擇 16 第一部分是與硬件密切相關的代碼（例如負責初始化硬件的代碼）。 Bootloader 是嚴格地依賴于硬件壞境實現(xiàn)的 ,特別是在嵌入式系統(tǒng)。 UBoot 全稱 Universal Boot Loader,是遵循GPL 條款的開放源碼項目。支持在 Flash上運行的常用嵌入式文件系統(tǒng)有 Cramfs、 Jffs、 JffsYaffs、 Yaffs2 等， Cramfs 文件系統(tǒng)是只讀文件系統(tǒng)，通常在 NOR Flash 上多選用 Jffs 及 Jffs2 文件系統(tǒng)，在 NAND Flash 上選用 Yaffs 或 Yaffs2 文件系統(tǒng)。如文件頭的部分元數(shù)據(jù)，免去 讀文件獲取這些數(shù)據(jù)的時間，塊分配序列號的采用加載時還會以此作為參考之一，判斷該塊是否適合回收，同時垃圾回收策略也有改進。因此，本文設計的門禁系統(tǒng)采用 Linux 內 核，因此作為嵌入式系統(tǒng)，對內核的裁剪是相當有必要的，所以，綜合考慮系統(tǒng)所需要的功能，對內核進行裁剪，保留需要的那些部分，也是嵌入式 Linux 系統(tǒng)開發(fā)中非常關鍵的步驟之一，如果對內核的制定有不妥當?shù)?,在后續(xù)開發(fā)過程中很有可能導致系統(tǒng)不支持的現(xiàn)象，到時候只能對內核重新定制和編譯。本次設計所使用的是 VMware 公司的虛擬軟件 workstation，建立虛擬機，并在虛擬機上安裝。 4）在 include/config 根目錄下添加 ，它定義了全局的宏定義等。為了提高定制的效率， Linux 內核一方面嚴格按照模塊化設計，優(yōu)化代碼結構，盡量減少或避免定制過程中對源代碼的修改，另一方面，通過定制Makefile 文件的方式來控制源文件的編譯過程，以此來避免直接對內核的源文件進行添加和刪除。 \ fi ) 修改為： export KBUILD_BUILDHOST := $(SUBARCH) ARCH ?= arm CROSS_COMPILE ?= /usr/local/arm/ 3）在主目錄下輸入 make menuconfig 選擇 System Type 選擇 指定的 CPU，本設計 使用的是 S3c6410 因此選擇 Samsung S3c64XX 如圖所示： 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 系統(tǒng)詳細設計與實施 20 圖 內核芯片配置選項截圖 4）將需要添加的驅動程序到在需要編譯的內核文件里面，需要添加的主要驅動包括 USB 轉串口驅動即 PL2303 驅動。要在 Makeflie文件中指定需要開發(fā)的處理器體系結構就行了，在編譯時使用的編譯器、庫文件和部分頭文件等都與具體處理器結構有很大的關系。 1)在 drivers 目錄下新建一個驅動目 錄即 mkdir usb_serial 2)將驅動程序拷貝到新建的目錄下 cp /workspace/3)在該目錄新建一個 Makefile vim Makefile 添加程序 obj $(CONFIG_USB_SERIAL) += 5) 在 driver 那一層的 Makefile 中添加 obj y += usb_serial/ 6) 在 usb_serial 文件中新建 Kconfig vim Kconfig Menu “ usb to serial” config USB_SERIAL booll “ Support USB To Serial” endmenu 7) 在 driver 那層目錄中的 Kconfig 添加 source“ drivers/usb_serial/Kconfig” 8) 在主目錄下 make menuconfig,在圖形界面中選擇 Device Server，選擇 Support USB To Serial 如下圖所示 ： 圖 選擇設備驅動選項 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 系統(tǒng)詳細設計與實施 22 9) 在 FORLINX6410_CFG 中查看是否 CONFIG_USB_SERIAL_PL2303=y 如下圖 圖 查看內核配置是否選擇編譯了所選驅動 10) 在主目錄下 make zImage,這樣需要的驅動設備就被編譯進了內核。 制作根文件系統(tǒng)的基本方法就是創(chuàng)建各個目錄以及目錄中的文件。 1）創(chuàng)建一個新的文件下，在該文件夾下創(chuàng)建如下文件夾： etc bin dev home lib mnt proc root sbin sys tmp usr opt 一共十四個根文件系統(tǒng)必要的文件； 2) 解壓 Busybox tar xvjf ，編譯 Busybox，修改源目 錄中的 Makefile，指定編譯路徑 , 3)修改 inittab 文件、 fatab 文件、 、 profile 文件， 4)制作 yaffs2 根文件系統(tǒng)鏡像， 5)再將文件系統(tǒng)鏡像下載到 nand flash 并啟動。軟件的設計通過 PC 端與射頻模塊連接，在 PC 上的測試程序來查看射頻模塊與控制器端的通信協(xié)議，以通信協(xié)議為基礎實現(xiàn)射頻模塊與主控制之間的通信。初始化設備包括設置上位機端的波特率、校驗碼、數(shù)據(jù)位、停止位等基本操作。因此，對于相關文獻資料的檢索顯得尤為重要 。 在程序設計方面，看懂協(xié)議，通過協(xié)議來編寫程序也是很重要的，不同平臺之間的通信有時候就是通過協(xié)議來完成的，還有怎樣通過協(xié)議來翻譯成我們普通人能看懂的語言，還是我以后需要解決的問題。AielloLide you can redistribute it and/or modify * it under the terms of the GNU General Public License as published by * the Free Software Foundation。Olexa 著 李根 強 匡 泓 文志成 (譯 ) RFamp