【正文】 作系統(tǒng)最大限度的控制和操作 。 （ 7）安全可靠的系統(tǒng)。作為一種可移植的操作系統(tǒng)， Linux 絕大多數(shù)的計算機(jī)平臺上很好的運行。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)。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(xì)節(jié)問題，讓開發(fā)過程變得輕松。在項目開發(fā)時，不僅需要具體的實施流程圖，有一套完善的開發(fā)工具和檢測軟件也是必不可少的。 Linux 操作系統(tǒng)作為類 Unix 操作系統(tǒng)的典型，繼承了在服務(wù)器方面 Unix 安全可靠高效的特點，并且繼承了 Unix 支持的標(biāo)準(zhǔn)因特網(wǎng)協(xié)議，可以非常方便地搭建起一個簡易的服務(wù)器系統(tǒng)，長期運行，使得基于嵌入式的 Linux 服務(wù)器在小型服務(wù)器領(lǐng)域上有強的競爭優(yōu)勢。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(chǎn)品是十分重要的。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。 （ 2） 成本低，可以不用花錢就能獲得源代碼。 嵌入式系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)如下圖： 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 總體設(shè)計和軟硬件平臺的選擇 14 圖 嵌入式系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) 選擇 Linux 操作系統(tǒng)的理由 在嵌入式領(lǐng)域有很多成熱的操作系統(tǒng) ,它們廣泛的應(yīng)用在各種領(lǐng)域，如 Linux、WindowsCE、 Vxworks、 pSOS 等，本設(shè)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。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。 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(biāo)簽應(yīng)答的解調(diào)和解碼；緩沖輸出驅(qū)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(dá) 100mm）；用于連接 石英晶體的快速內(nèi)部振蕩器緩沖區(qū)；時鐘頻率監(jiān)視；硬件復(fù)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(nèi)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(nèi)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。為達(dá)到 EMC 特性和信號解耦方面實現(xiàn)最佳性能期間使用了 3 個獨立的電 源。接收器可以檢測到并解碼非常弱的應(yīng)答信號。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。 MF RC500 以完全透明的模式進(jìn)行操作，因此支持 ISO/IEC 144322020 的所有層。數(shù)據(jù)處理部分執(zhí)行數(shù)據(jù)的串行 /并行轉(zhuǎn)換。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 的功能框圖圖下圖所示。此外，還支持用于驗證 MIGARE 系列產(chǎn)品的快速 CRYPTO1 加密算法。該讀卡 IC 系列利用先進(jìn)的調(diào)制和解調(diào)概念，完全集成在 下所有類型的被動非接觸式通信方式和協(xié)議。隨著其應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，如公共交通、路橋收費、電 子機(jī)票、身份證、付費電話等，再加上應(yīng)用裝置的增加，與 MIFARE 相關(guān)的行業(yè)得到了長足的發(fā)展。 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（論文） 總體設(shè)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(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 1444322020 的工作草案。內(nèi)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(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 總體設(shè)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。 S3c6410 才用 64/32 位內(nèi)部總線架構(gòu)，由 AXI、AHB 和 APB 總線組成。 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(lǐng)域的應(yīng)用提供一種具有成本效益、功耗低、性能高的解決方案。 硬件平臺的選擇 本課題設(shè)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。本設(shè)計采用的是上、下位機(jī)分離的雙 CPU結(jié)構(gòu)，下位機(jī) MCU 通過 USB Slave 端口與上位機(jī) ARM USB Host 端口通信，上位機(jī)運行的是 ARMLinux 操作系統(tǒng)。 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 總體設(shè)計和軟硬件平臺的選擇 9 第三章 總體設(shè)計和軟硬件平臺的選擇 系統(tǒng)總體設(shè)計 該設(shè)計是一個單一的門禁控制系統(tǒng)，主要實現(xiàn)的是軟件控制部分的功能其系統(tǒng)組成的結(jié)構(gòu)如下圖。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(wù)的實時操作系統(tǒng)成為嵌入式 應(yīng)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(shè)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(yīng)用程序，一般不允許對其軟件程序進(jìn) 行修改。 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)的計算機(jī)軟件。嵌入式操作系 統(tǒng)中的美國河風(fēng)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。下面給出嵌入式系統(tǒng)的硬件組成圖 圖 嵌入式系統(tǒng)硬件組成圖 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 門禁系統(tǒng)技術(shù) 的介紹 8 2） 操作系統(tǒng) 和嵌入式處理器類似，嵌入式操作系統(tǒng)的類型也比 PC 要豐富很多。在處理器方面，嵌入式系統(tǒng)一般使用 SDRAM 作為內(nèi)存， Flash 作為外村。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。如下圖 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 門禁系統(tǒng)技術(shù) 的介紹 7 圖 嵌入式體系結(jié)構(gòu)圖 1） 硬件 嵌入式硬件系統(tǒng)的核心是嵌入式處理器。隨著嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展，對于功能不斷增強、應(yīng)用范圍日益廣闊的嵌入式硬件，植入與之匹配的嵌入 式操作系統(tǒng)，并根據(jù)實際需要合理剪裁系統(tǒng)軟、硬組件，既能充分發(fā)揮系統(tǒng)功能，有效提高系統(tǒng)利用率，又能節(jié)省存儲空間，有利于操作系統(tǒng)的移植和效率的提高。具有集成度高，實時響應(yīng)速度快、維護(hù)和擴(kuò)展方便以及升級換代快等特點，廣泛應(yīng)用于實時性強以及系統(tǒng)對功能、可靠性、功耗等技術(shù)指標(biāo)嚴(yán)格要求的多任務(wù)體系。 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。 5）成像和安全產(chǎn)品：現(xiàn)在流行的數(shù)碼相機(jī)和打印機(jī)中絕大部分采用 ARM 技術(shù)。此外，在語音及視頻處理上行了優(yōu)化并獲得廣泛支持，也對 DSP 的應(yīng)用領(lǐng)域提出了挑戰(zhàn)。 2）無線通訊領(lǐng)域目前已有超過 85%的無 線通訊設(shè)備采用了 ARM 技術(shù)， ARM 以其高性能和低成本，在該領(lǐng)域的地位日益鞏固。 ARM 微處理器采用 RISC 構(gòu)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。世界各大半導(dǎo)體生產(chǎn)商從 ARM 公司購買其設(shè)計的 ARM 微處理器內(nèi)核，根據(jù)各自不同的應(yīng)用領(lǐng)域，加入適當(dāng)?shù)耐鈬娐?，從而形成自己?ARM 微處理器芯片進(jìn)入市場。 基于 ARM 平臺的嵌入式系統(tǒng)的介紹 ARM 技術(shù)的介紹 ARM 公 司是微處理器行業(yè)的一家知名企業(yè)，專門從事的是基于 RISC 技術(shù)芯片設(shè)計開發(fā)。此外，它還可以實時獲取詳細(xì)的目錄信息和實時監(jiān)測貨物清單。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（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。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(jī)或者自動控制系統(tǒng)。大多數(shù)標(biāo)簽比一粒沙子還小（即寬度小于 3mm），一般內(nèi)部封有一個玻璃或塑料的模塊。位于要設(shè)別的目標(biāo)表面或者內(nèi)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。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。與條形碼不同的是射頻標(biāo)簽不需要處在識別器視線之內(nèi)，也可以嵌入被追蹤物體之內(nèi)。某些標(biāo)簽在識別時從識別器發(fā)出的電磁場就可以得到能量，并不需要電池；也有標(biāo)簽本身擁有電源，并可以主動發(fā)出無線電波（調(diào)成無線電頻率的電磁場）。 射頻識別（ 英文 ： Radio Frequency IDentification， 縮寫 ： RFID）是一種 無線 通信技術(shù) ，可以通過 無線電 訊號識別特定目標(biāo)并讀寫相關(guān) 數(shù)據(jù) ，而無需識別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立 機(jī)械 或者 光學(xué) 接觸。 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、動物或者人。并且研究嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的方法和 Linux 驅(qū)動程序的設(shè)計方法。 該系統(tǒng)中門禁讀卡器的主要任務(wù)是控制射頻模塊來接受讀取門禁識別卡上面的信息，并且對該卡進(jìn)行識別和解碼，將獲取的信息再顯示出來。 論文研究的內(nèi)容和工作 本課題的研究目的是設(shè)計和實現(xiàn)具有良好的擴(kuò)展性和適應(yīng)性的門禁系統(tǒng)。 作為安防領(lǐng)域和樓宇設(shè)計的基礎(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 實現(xiàn)“聯(lián)網(wǎng)”機(jī)制，更有效的防治違法行為的出現(xiàn)。在技術(shù)上面智能門禁系統(tǒng)相對于傳統(tǒng)的門禁系統(tǒng)來說應(yīng)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(shù)，其中包括光學(xué)、電子、通訊技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、乃至生物科學(xué)等諸多領(lǐng)域。從最早的單門門禁開始，隨著房地產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)模的瘋狂擴(kuò)張，高檔社區(qū)及商務(wù)樓對于門禁系統(tǒng)安全性能要求的不斷提高，門禁產(chǎn)品經(jīng)歷了由獨立型門禁系統(tǒng)、聯(lián)網(wǎng)型門禁系統(tǒng)、一卡通門禁系統(tǒng)、 TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)型門禁系統(tǒng)的演