【正文】 Dowla 經(jīng)過幾個月的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我的基于 ARM 的門禁系統(tǒng)雖說是在開發(fā)平臺實(shí)現(xiàn)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(yīng)速度不夠靈敏，各個并發(fā)的子進(jìn)程并未實(shí)現(xiàn)并發(fā)執(zhí)行，從而導(dǎo)致系統(tǒng)反應(yīng)過慢，同時控制器端的數(shù)據(jù)庫，如果這個模塊實(shí)現(xiàn)了的話，對數(shù)據(jù)的查詢、存儲的問題也隨之解決了，但是數(shù)據(jù)庫并未實(shí)現(xiàn)等，我要在今后再努力學(xué)習(xí)，爭取使系統(tǒng)盡善盡美。向下位機(jī)發(fā)送的第一條指令應(yīng)該是對下位機(jī)串口的設(shè)置，必須將上位機(jī)和下位機(jī)的串口設(shè)置一樣才能通信，下圖為讀取下位機(jī)某一扇區(qū)存儲信息上位機(jī)和下位機(jī)采集到的信息。 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)與實(shí)施 23 下圖即 uboot、內(nèi)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(nèi) 核啟動通過串口終端打印出來的信息 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì) 24 第五章 應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)一應(yīng)用程序來控制射頻模塊對電子標(biāo)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(nèi)核啟動后第一個掛載的文件系統(tǒng)。 設(shè)備的驅(qū)動程序可以看成是內(nèi)核與外設(shè)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： make forlinx_nand_ram256_config，如果沒有錯誤就可以開 始進(jìn)行與硬件相關(guān)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(jī)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(nèi)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(shè)計(jì)的嵌入式文件系統(tǒng)，目前有 Yaffs 和 Yaffs2 兩個版本，它是日志結(jié)構(gòu)的文件系統(tǒng)，代碼開源同時具有很好的移植性，能夠運(yùn)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(shè)備的初始化、將內(nèi)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(nèi)核的加載準(zhǔn)備正確的環(huán)境。 bootloader 的選擇 當(dāng) 按下 PC 的啟動電腦時， CPU 會首先運(yùn)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(fèi)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(jìn)行配置以適應(yīng)環(huán)境的影響，并將把性能調(diào)節(jié)到最 佳狀態(tài)。 MF RC500 可方便地用于各種基于 ISO/IEC 144431標(biāo)準(zhǔn)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(wù)是 USB 轉(zhuǎn)串口驅(qū)動的移植和射頻讀卡器應(yīng)用程序的編寫 。而免費(fèi)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(lǐng)域有著強(qiáng)大的生命力和發(fā)展前景。在 PC 中， CPU 的體系結(jié)構(gòu)幾乎是 x86系列的天下。手機(jī)中的 32 位 SIM 智能卡也采用了 ARM 技術(shù) 。 目前，采用 ARM 技術(shù)知識產(chǎn)權(quán)（ IP）核的處理器已遍布及工業(yè)控制、消費(fèi)類電子產(chǎn)品、通信系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和無線電系統(tǒng)等各類產(chǎn)品市場，基于 ARM 技術(shù)的微處理器應(yīng)用約占據(jù)了 32 位 RISC 微處理器的大 部分市場份額， ARM 技術(shù)正逐步滲入到我們生活的各個方面。 RFID 技術(shù)的最大 優(yōu)點(diǎn)就是減少了人工干預(yù)，可以在商業(yè)活動進(jìn)行的過程中自動收集數(shù)據(jù)，且收集數(shù)據(jù)不需要貼別的動作。 RFID 系統(tǒng)一般是由電子標(biāo)簽和讀寫器組成，同時結(jié)合許多其他組件在現(xiàn)實(shí)生活中也出現(xiàn)過，例如計(jì)算機(jī)、軟件系統(tǒng)、無線設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)。 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 門禁系統(tǒng)技術(shù)的介紹 4 第二章 門禁系統(tǒng)技術(shù)的介紹 RFID 射頻識別技術(shù)的介紹 自動識別技術(shù)是一種自動收集數(shù)據(jù)的技術(shù)，用收集相關(guān)的人或者物的信息或數(shù)據(jù)，射頻識別技術(shù)是眾多自動識別技術(shù)中的一種。國內(nèi)外目前研制和使用主要集中的門禁系統(tǒng)為感應(yīng)門禁系統(tǒng)和生物識別門禁系統(tǒng)。 生物識別 通過檢驗(yàn)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(nèi)外現(xiàn)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(jìn)行管制的系統(tǒng)，通過管理來決定哪些人該進(jìn)，哪些人不該進(jìn)，在何種情況下發(fā)出警報(bào)，記憶出入的情況，從而保障出入安全的目的。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通過門禁鎖實(shí)現(xiàn)對出入口的控制，而最多只需要一個人在中心監(jiān)控室實(shí)現(xiàn)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(shù)和射頻識別技術(shù)應(yīng)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(shí)時多任務(wù)有很強(qiáng)的支持能力、可擴(kuò)展的處理器結(jié)構(gòu)方便以后功能的完善，同時射頻技術(shù)來檢測IC 卡，通行的人用 IC 卡來獲得進(jìn)入的權(quán)限 。 智能門禁系統(tǒng)是一種綜合性的多學(xué)科的高科技集合，它涉及電子、機(jī)械、光學(xué)、計(jì)算技術(shù)、通信技術(shù)、生物統(tǒng)計(jì)學(xué)等諸多新技術(shù)領(lǐng)域。這種方式具有很好的安全性，需進(jìn)入的人不用攜帶卡片，但是帶來了很高的成本花銷的代價(jià)，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(xiàn)無法識別的效果。 作為安防領(lǐng)域和樓宇設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)平臺，隨著人們生活水平的提高，工作質(zhì)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(lǐng)域一道 實(shí)現(xiàn)“聯(lián)網(wǎng)”機(jī)制，更有效的防治違法行為的出現(xiàn)。 RFID 技術(shù)最常見的應(yīng)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(diǎn)、動物或者人。所有這些組件和電子標(biāo)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(shù)據(jù)質(zhì)量，減攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 門禁系統(tǒng)技術(shù)的介紹 5 少了數(shù)據(jù)采集的時間，具有實(shí)時地獲取數(shù)據(jù)以及降低在低質(zhì)量數(shù)據(jù)上的花銷的特點(diǎn)。 ARM 微處理器采用 RISC 構(gòu)架，一般具有如下特點(diǎn)： 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(shù)還應(yīng)用到許多不同的領(lǐng)域并會在 將來取得更加廣泛的應(yīng)用。但是在嵌入式處理器領(lǐng)域，目前市面市面上流行的有上百種體系結(jié)構(gòu)和品牌的 CPU。 3）應(yīng)用程序 應(yīng)用程序是執(zhí)行系統(tǒng)功能主要的軟件，是針對特定的實(shí)際專業(yè)領(lǐng)域的，基于相應(yīng)的嵌入式硬件平臺，同時需要完成用戶指定的預(yù)期任務(wù)的計(jì)算機(jī)軟件。 硬件平臺的選擇 本課題設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)框圖如下圖： 圖 S3c6410 結(jié)構(gòu)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(dá) 533 MHz， V 時達(dá) 677 MHz； ? 一個 8位 ITU 601/656 相機(jī)接口，支持 4M像素（縮放）或者 16M 像素（未縮放）； ? 多標(biāo)準(zhǔn)解碼器提供 30 幀每秒 MPEG4/視頻解碼； ? 具有 BITBLIT 和旋轉(zhuǎn)的 2D 圖形加速； ? 3D 圖形加速在 133MHz時可達(dá) 4M 的三角形運(yùn)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(diào)色彩色顯示及 16 像素 /位無調(diào)色真彩顯示； 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 總體設(shè)計(jì)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(shè)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(shí)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(jìn)電源的管理適用于手機(jī)應(yīng)用； ? 存儲器子系統(tǒng) 支持 8位或 16 位數(shù)據(jù)總線的 SRAM/ROM/NOR Flash 接口； 支持 16位數(shù)據(jù)總線的混合式 OneNAND 閃存接口； 支持 8位數(shù)據(jù)總線的 NANDFlash 接口； 支持 32位數(shù)據(jù)總線的 SDRAM 接口； 支持 32位數(shù)據(jù)總線的移動 SDRAM 接口； 支持 32位數(shù)據(jù)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(biāo)簽在非接觸標(biāo)簽應(yīng)用領(lǐng)域占有全球80%的市場份額，是目前非接觸智能標(biāo)簽的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，也成為 ISO/IEC 14443220xx 的工作草案。MF RC500 的功能框圖圖下圖所示。當(dāng)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(yīng)用程序。相比之下，嵌入式 Linux 這一優(yōu)點(diǎn)對于對成本和能耗極為敏感的嵌入 式產(chǎn)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(jié)構(gòu)，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(shè)備和出現(xiàn)更新的硬件技術(shù)。 BIOS 程序的主要任務(wù)是對各種硬件設(shè)備進(jìn)行自檢和初始化，然后運(yùn)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(yùn)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(jù)了絕大部分份額。提供了損耗平衡和掉電保護(hù)，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(nèi)核、 YAFFS2文件系統(tǒng)燒錄到本次設(shè)計(jì)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(nèi)核的定制 內(nèi)核的定制的根本目的是使內(nèi)核能夠根據(jù)嵌入式系統(tǒng)的軟硬件需求為應(yīng)用程序提供一個專用的平臺。而設(shè)備驅(qū)動程序則是 一種可以使計(jì)算機(jī)和設(shè)備通信的特殊程序 ,可以說相當(dāng)于硬件的接口 的軟件實(shí)現(xiàn)。在根文件系統(tǒng)中存放著內(nèi)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(shè)備文件、命令程序等）。這也是本課題需要實(shí)現(xiàn)的具體工作，下圖即為射頻模塊讀取電子標(biāo)簽的具體工作流程。 圖 讀取電子標(biāo)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(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì) 27 命令的一些具體說明：（ _ 上位機(jī)送給 下位機(jī) _ 下位機(jī)送給上位機(jī)） 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(shù)設(shè)置 _01 0C(0C 為命令字 ) _01 00 數(shù)據(jù)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） _01 04（ 0