【正文】 Dowla 經過幾個月的畢業(yè)設計，我的基于 ARM 的門禁系統(tǒng)雖說是在開發(fā)平臺實現了基本的功能，但還是是還有很多不足之處，例如讀卡器的反應速度不夠靈敏，各個并發(fā)的子進程并未實現并發(fā)執(zhí)行，從而導致系統(tǒng)反應過慢，同時控制器端的數據庫，如果這個模塊實現了的話，對數據的查詢、存儲的問題也隨之解決了，但是數據庫并未實現等，我要在今后再努力學習，爭取使系統(tǒng)盡善盡美。向下位機發(fā)送的第一條指令應該是對下位機串口的設置，必須將上位機和下位機的串口設置一樣才能通信，下圖為讀取下位機某一扇區(qū)存儲信息上位機和下位機采集到的信息。 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 系統(tǒng)詳細設計與實施 23 下圖即 uboot、內核移植在開發(fā)板上、根文件系統(tǒng)制作完成，開發(fā)板從 uboot啟動到 nand flash 啟動過程中的截圖 圖 內 核啟動通過串口終端打印出來的信息 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 應用軟件的設計 24 第五章 應用軟件的設計 軟件設計的總體思路 射頻模塊通過 USB 與主控制器連接，因此需要在主控制器端設計一應用程序來控制射頻模塊對電子標簽信息的讀取工作。 文件系統(tǒng)的制作 根文件系統(tǒng)是 Linux 內核啟動后第一個掛載的文件系統(tǒng)。 設備的驅動程序可以看成是內核與外設之間的接口。 5）修改 Uboot 根目錄下的 Makefile 文件，如下： forlinx_nand_ram256_config:$(:_config=) arm arm920t forlinx_nand_ram256_config 6）配置 uboot 的編譯： ma ke forlinx_nand_ram256_config，如果沒有錯誤就可以開 始進行與硬件相關的代碼移植工作。 嵌入式 Linux 開發(fā)環(huán)境主要分為兩個部分：主機開發(fā)環(huán)境和開發(fā)板系統(tǒng)平臺，開發(fā)板系統(tǒng)平臺又包括 bootloader、 Linux 內核、文件系統(tǒng)。 Yaffs 文件系統(tǒng)是一種類似于 Jffs /Jffs專門為 NAND Flash 設計的嵌入式文件系統(tǒng)，目前有 Yaffs 和 Yaffs2 兩個版本，它是日志結構的文件系統(tǒng)，代碼開源同時具有很好的移植性，能夠運行在 Linux、 ucLinux 和 WinCE 下。 Boot Loader 通常使用 SD Card、 NOR Flash 和 NAND Flash 啟動。通過這段小程序 ,將會完成對硬件設備的初始化、將內存的空間映射圖建立起來等工作 ,從而將系統(tǒng)的軟硬件環(huán)境帶到一個合適的確定狀態(tài)，以便最終為操作系統(tǒng)內核的加載準備正確的環(huán)境。 bootloader 的選擇 當 按下 PC 的啟動電腦時， CPU 會首先運行固話在 CMOS 中的 BIOS（ Baisc Input Output System）程序。 （ 5）在硬件方面有很多嵌入式 Linux 都能有效的支持。嵌入式 Linux 的開發(fā)工具也可以免費獲得。 軟件平臺的選擇 軟件是嵌入式系統(tǒng)的靈魂。狀態(tài)和控制部分允許對器件進行配置以適應環(huán)境的影響，并將把性能調節(jié)到最 佳狀態(tài)。 MF RC500 可方便地用于各種基于 ISO/IEC 144431 標準并且要求低成本、小尺寸、高性能以及單電源的非接觸式通信的場合。具有一個三維圖形硬件加速器（簡稱3D 引擎），可以加速 OpenGL amp。本文的主要任務是 USB 轉串口驅動的移植和射頻讀卡器應用程序的編寫 。而免費開源的 Linux 嵌入式操作系統(tǒng)，在功能上和性能上并不遜色于以上的商業(yè)軟件，因此在嵌入式領域有著強大的生命力和發(fā)展前景。在 PC 中， CPU 的體系結構幾乎是 x86系列的天下。手機中的 32 位 SIM 智能卡也采用了 ARM 技術 。 目前，采用 ARM 技術知識產權（ IP）核的處理器已遍布及工業(yè)控制、消費類電子產品、通信系統(tǒng)、網絡系統(tǒng)和無線電系統(tǒng)等各類產品市場，基于 ARM 技術的微處理器應用約占據了 32 位 RISC 微處理器的大 部分市場份額， ARM 技術正逐步滲入到我們生活的各個方面。 RFID 技術的最大 優(yōu)點就是減少了人工干預，可以在商業(yè)活動進行的過程中自動收集數據，且收集數據不需要貼別的動作。 RFID 系統(tǒng)一般是由電子標簽和讀寫器組成，同時結合許多其他組件在現實生活中也出現過，例如計算機、軟件系統(tǒng)、無線設備和網絡。 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 門禁系統(tǒng)技術 的介紹 4 第二章 門禁系統(tǒng)技術的介紹 RFID 射頻識別技術的介紹 自動識別技術是一種自動收集數據的技術，用收集相關的人或者物的信息或數據，射頻識別技術是眾多自動識別技術中的一種。國內外目前研制和使用主要集中的門禁系統(tǒng)為感應門禁系統(tǒng)和生物識別門禁系統(tǒng)。 生物識別 通過檢驗人員的生物特性的方式來識別，有指紋型、虹膜型、掌形型、面部識別型，還有手指靜脈識別型等。 門禁系統(tǒng)的發(fā)展和國內外現狀 門禁系統(tǒng)，又被稱作出入口控制 系統(tǒng)，顧名思義就是對出入口通道進行管制的系統(tǒng)，通過管理來決定哪些人該進，哪些人不該進，在何種情況下發(fā)出警報，記憶出入的情況，從而保障出入安全的目的。計算機系統(tǒng)通過門禁鎖實現對出入口的控制，而最多只需要一個人在中心監(jiān)控室實現有必要的人為控制。本課題就是以 ARM 為主控制器，將嵌入式技術和射頻識別技術應用到門禁系統(tǒng)中，利用嵌入式系統(tǒng)豐富的控制器資 源、對實時多任務有很強的支持能力、可擴展的處理器結構方便以后功能的完善，同時射頻技術來檢測IC 卡，通行的人用 IC 卡來獲得進入的權限 。 智能門禁系統(tǒng)是一種綜合性的多學科的高科技集合，它涉及電子、機械、光學、計算技術、通信技術、生物統(tǒng)計學等諸多新技術領域。這種方式具有很好的安全性，需進入的人不用攜帶卡片，但是帶來了很高的成本花銷的代價，識別率是基于一定軟件算法的因此很有可能不高，同時對使用者的生物特性的要求較高，如果是指紋識別，就無法識別劃傷的指紋，如果是虹膜識別，眼睛紅腫出血也會出現無法識別的效果。 作為安防領域和樓宇設計的基礎平臺，隨著人們生活水平的提高，工作質量的要求，門禁系統(tǒng)也會得到更加長足的發(fā)展，比如對門禁系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性方面的要求會更高，門禁系統(tǒng)也將會同安防領域一道 實現“聯網”機制，更有效的防治違法行為的出現。 RFID 技術最常見的應用就是通過一個識別號碼（類似姓名）來惟一地識別一個物體、地點、動物或者人。所有這些組件和電子標簽以及讀寫器共同工作，組成了完整解決方案。這種自動操作提高了數據質量，減攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 門禁系統(tǒng)技術 的介紹 5 少了數據采集的時間，具有實時地獲取數據以及降低在低質量數據上的花銷的特點。 ARM 微處理器采用 RISC 構架，一般具有如下特點： 1) 體積小、低功耗、低成本、高性能； 2) 支持 Thumb（ 16 位） /ARM（ 32 位）雙指令集，能很好地兼容 8 位 /16 位器件； 3) 大量使用寄存器。 除此以外， ARM 微處理器及技術還應用到許多不同的領域并會在 將來取得更加廣泛的應用。但是在嵌入式處理器領域，目前市面市面上流行的有上百種體系結構和品牌的 CPU。 3）應用程序 應用程序是執(zhí)行系統(tǒng)功能主要的軟件，是針對特定的實際專業(yè)領域的，基于相應的嵌入式硬件平臺，同時需要完成用戶指定的預期任務的計算機軟件。 硬件平臺的選擇 本課題設計中的硬件部分主要是由三部分組成：門禁控制器、讀卡器、射頻門禁卡。 3c6410 結構框圖如下圖： 圖 S3c6410結構框圖 S3c6410 處理器特性主要如下： ? 基于 CPU子系統(tǒng)的 ARM1176JZFS 具有 Java 加速引擎， 16KB/16KB I/D 緩存和 16KB/16KB I/D TCM； ? 在 V時達 533 MHz， V時達 677 MHz； ? 一個 8 位 ITU 601/656 相機接口，支持 4M像素（縮放）或者 16M 像素（未縮放）； ? 多標準解碼器提供 30 幀每秒 MPEG4/視頻解碼； ? 具有 BITBLIT 和旋轉的 2D 圖形加速； ? 3D 圖形加速在 133MHz 時可達 4M 的三角形運算能力； ? AC97 音頻編解碼接口和 PCM串行音頻接口； ? 支持 1,2,4 或 8 像素 /位調色彩色顯示及 16 像素 /位無調色真彩顯示； 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 11 ? IIS 和 IIC 接口支持； ? 專用的 IrDA 接口支持 MIR、 FIR 及 SIR； ? 靈活配置的 GPIO 端口； ? OTG 端口支持高速傳輸（ 480 Mbps，片上收發(fā)器）； ? 端口主設備支持全速傳輸（ 12 Mbps，片上收發(fā)器）； ? SD/MMC/SDIO/CEATA 兼容卡主控制器； ? 實時時鐘，鎖相環(huán)，具有 PWM 的定時器和看門狗定時器； ? 32 通道 DMA 控制器； ? 支持 8 X 8 鍵盤矩陣； ? 先進電源的管理適用于手機應用； ? 存儲器子系統(tǒng) 支持 8 位或 16位數據總線的 SRAM/ROM/NOR Flash 接口； 支持 16 位數據總線的混合式 OneNAND 閃存接口； 支持 8 位數據總線的 NANDFlash 接口； 支持 32 位數據總線的 SDRAM 接口； 支持 32 位數據總線的移動 SDRAM 接口； 支持 32 位數據總線的移動 DDR 接口； MF RC500 射頻讀寫芯片 Philips 公司的 MIFARE 非接觸式智能標簽在非接觸標簽應用領域占有全球80%的市場份額，是目前非接觸智能標簽的工業(yè)標準，也成為 ISO/IEC 1444322020 的工作草案。MF RC500 的功能框圖圖下圖所示。當與 MIFARE Standard 和 MIFARE 通信時，使用高速 CRYPTO1 流密碼單元和一個可靠的非易失性密鑰存儲器。一般包括 Boot Loader、嵌入式操作系統(tǒng)、嵌入式文件系統(tǒng)和應用程序。相比之下，嵌入式 Linux 這一優(yōu)點對于對成本和能耗極為敏感的嵌入 式產品是十分重要的。十多種硬件平臺都能夠成功地移植其中包括 X8 ARM、 MIPS、 PowerPC、 ALPHA 體系結構，高開放度的源碼讓很多的開發(fā)者能在流行的 CPU 上開發(fā)，使 得 Linux 能很好支持各種主流的設備和出現更新的硬件技術。 BIOS 程序的主要任務是對各種硬件設備進行自檢和初始化，然后運行位于硬盤 MBR（ Master Boot Record）上的操作系統(tǒng)加載程序。一般它只在系統(tǒng)啟動時運行非常短的 時間，但對嵌入式系統(tǒng)來說，這是一個非常重要的系統(tǒng)組成部分。目前，常用的 Boot Loader主要為 ViVi 、 Uboot、 Redboot，其中 Uboot 又占據了絕大部分份額。提供了損耗平衡和掉電保護，可以有效地避免意外掉電對文件系統(tǒng)一致性和完整性的影響。在搭建開發(fā)板系統(tǒng)平臺的過程中，需要按照順序分別將 Uboot、剪裁后的 Linux 內核、 YAFFS2 文件系統(tǒng)燒錄到本次設計中所用到的開發(fā)板中去。 7）刪除以前編譯的文件： make clean 8）編譯 uboot： make 內核的定制 內核的定制的根本目的是使內核能夠根據嵌入式系統(tǒng)的軟硬件需求為應用程序提供一個專用的平臺。而設備驅動程序則是 一種可以使計算機和設備通信的特殊程序 ,可以說相當于硬件的接口 的軟件實現。在根文件系統(tǒng)中存放著內存鏡像、各種系統(tǒng)配置文件以及一些其他的重要文件（例如設備文件、命令程序等）。這也是本課題需要實現的具體工作，下圖即為射頻模塊讀取電子標簽的具體工作流程。 圖 讀取電子標簽上信息所顯示的通信過程 通過協(xié)議編寫程序 下圖為 IC 卡讀寫器指令一覽表 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 應用軟件的設計 27 命令的一些具體說明：（ _ 上位機送給 下位機 _ 下位機送給上位機） 啟動 _ 02 0B 0F (02 為長度， 0B 為命令字，測試蜂鳴器器， 0F蜂鳴器響的時間 ) _ 01 00 （ 01 為長度， 00為測試成功） 參數設置 _01 0C(0C 為命令字 ) _01 00 數據讀 (扇區(qū) 1 塊 0 塊 1 塊 2) _02 02 52（ 02 為命令字， 52 為 PICC_REQALL） _03 00 04 00(04 為 RegFIFOLength) _01 03（ 03為命令字） _05 00 52 00 75 7A（ 52 00 75 7A 為卡號） _