【正文】 論 課題背景和意義在科技、社會經(jīng)濟飛速發(fā)展的當今，城市的面貌發(fā)生了極大的變化，林立的大廈、眾多成片小區(qū)的出現(xiàn)的同時也產(chǎn)生了不少的安全隱患，不法分子利用高科技手段犯罪的行為也逐漸多了起來，怎么讓人們利用現(xiàn)代科技手段為自己的人身財產(chǎn)安全保駕護航，同時有效的阻止犯罪行為呢？傳統(tǒng)的門鎖和防盜門已經(jīng)不能滿足人們的需求了。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(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卡來獲得進入的權(quán)限。它以計算機技術(shù)為主體，涉及了電子、機械、光學、通訊技術(shù)、生物技術(shù)等多種技術(shù)用來有效的對出入口進行控制，并且限制出入人員的權(quán)限。攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 摘要 基于ARM的智能門禁系統(tǒng)設計摘 要 門禁系統(tǒng)作為安防系統(tǒng)中的一個重要部分，隨著人們的生活水平和工作的質(zhì)量的提升，其技術(shù)要求也得到了相應的提升。同時在樓宇自動化中門禁系統(tǒng)也得了很多的重視。計算機系統(tǒng)通過門禁鎖實現(xiàn)對出入口的控制，而最多只需要一個人在中心監(jiān)控室實現(xiàn)有必要的人為控制。關(guān)鍵字：門禁系統(tǒng)，嵌入式技術(shù)，身份識別技術(shù)II攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） ABSTRACTABSTRACTAccess control system as an important part of the security system, with the enhancement of people39。在現(xiàn)代化的城市地區(qū)，為樹立公司、大廈或者機關(guān)辦公場所規(guī)范化管理形象，提高管理，智能門禁系統(tǒng)就在這些情況下應運而生，它的出現(xiàn)讓以前單一的讓保安看守的形式變得多樣化，在高檔辦公區(qū)，可以智能門卡可以替代門鎖的作用讓人和人有不同的通過權(quán)限，被授權(quán)的持卡人可以進入其職責范圍內(nèi)的區(qū)域，同時可將不受歡迎的人員拒之門外，例如業(yè)務推銷員，這些干擾正常辦公秩序的無關(guān)人等。傳統(tǒng)的機械門只能防范一般的的盜竊犯罪行為，無論材料是多么的堅固，設計怎樣合理，人們想打開還是能夠打開的，而且鑰匙的管理是很麻煩的，鑰匙掉了的話需要把鎖和鑰匙一起更換。 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。門禁系統(tǒng)出現(xiàn)的首要目的就是身份的識別，門禁系統(tǒng)通過識別方式可以分成三種：密碼識別通過輸入驗證密碼的正確性來獲取進入權(quán)限，有成本低操作簡單，用戶只需要記住密碼即可完成與門禁的互動，無需帶上卡片等優(yōu)點，可以說這是最簡單的門禁設備，也是應用時間最久的門禁控制設備，但是這類門禁的安全性和效率也是最低的，旁人可以通過觀察或者其他簡單的渠道就可以獲取大門的控制密碼，而且由于知道密碼的人眾多，所以還存在著易公開但是不方便更換的特點。因外界磁場很容易造成卡片信息丟失，從而使卡片無效?？ㄆ茈y被復制。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。同時對環(huán)境的要求也很高，例如在黑夜的時候人的瞳孔會變大，虹膜識別很有可能失去原有的功能。中國門禁行業(yè)的發(fā)展歷程，也與國內(nèi)其它行業(yè)一樣經(jīng)歷了探索、仿制、研發(fā)、成熟等幾個階段。在國外的門禁系統(tǒng)有很多品牌，主要有美國的休斯(HID)、摩托羅拉(MOTOROLA)、英國的集寶，以色列的SE、西屋（WSE）、洛泰克（NTK）等品牌，國內(nèi)門禁系統(tǒng)的品牌主要有清華紫光和捷順等。國內(nèi)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)。智能小區(qū)的推廣和智能小區(qū)的安全防范的增強，使智能門禁系統(tǒng)的網(wǎng)絡化成為可能。因此該系統(tǒng)以射頻門禁讀卡器和嵌入式移植為核心，提出軟件設計的詳細方案，并給出射頻門禁卡、門禁控制器的相關(guān)介紹和設計的總體思路和具體實現(xiàn)方法。同時在門禁主控制端要進行Linux的移植工作，其中包括Uboot、內(nèi)核的制定和裁剪、文件系統(tǒng)的制作。60攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 門禁系統(tǒng)技術(shù)的介紹第二章 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。這個號碼存儲在附屬天線集成電路中，IC和天線一起被稱為電子標簽，電子標簽附屬于要識別的物體、地點或者人。無線電的信號是通過調(diào)成無線電頻率的電磁場，把數(shù)據(jù)從附著在物品上的標簽上傳出去，以自動辨識與追蹤該物品。標簽包含了電子存儲的信息，數(shù)米之內(nèi)都可以識別。RFID系統(tǒng)一般是由電子標簽和讀寫器組成，同時結(jié)合許多其他組件在現(xiàn)實生活中也出現(xiàn)過，例如計算機、軟件系統(tǒng)、無線設備和網(wǎng)絡。典型的RFID系統(tǒng)由以下兩部分組成:1)電子標簽，即攜帶數(shù)據(jù)的發(fā)射器（如標簽）。根據(jù)使用的電源可以把標簽分為主動標簽、半被動標簽和被動標簽，還可以個根據(jù)其編碼的數(shù)據(jù)進行進一步分為只讀、讀/寫以及讀/寫/重寫。2）讀寫器，即讀取電子標簽的數(shù)據(jù)和寫入數(shù)據(jù)到電子標簽的收發(fā)器（或閱讀器）。RFID技術(shù)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(shù)據(jù)，且收集數(shù)據(jù)不需要貼別的動作。因為無需打開物品包裝盒就可以掃描貨品來收集數(shù)據(jù)，RFID還節(jié)約時間和降低成本的好處。RFID技術(shù)廣泛應用于供應物流鏈管理、公共管理、人員管理、門禁控制、交通領(lǐng)域、生產(chǎn)領(lǐng)域中。作為知識產(chǎn)權(quán)供應商，ARM公司不直接從事芯片生產(chǎn)，而是轉(zhuǎn)讓設計許可，由合作公司生產(chǎn)各具特色的芯片。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、消費類電子產(chǎn)品、通信系統(tǒng)、網(wǎng)絡系統(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。指令執(zhí)行速度更快；4) 大多數(shù)數(shù)據(jù)操作都在寄存器中完成；5) 尋址方式靈活簡單，執(zhí)行效率高；6) 指令長度固定；除了上述特點之外，ARM體系結(jié)構(gòu)還采用了下面一些特別的技術(shù)，在保證高性能的前提下盡量縮小芯片的面積，并降低功耗：1) 所有的指令都可根據(jù)前面的執(zhí)行結(jié)果決定是否被執(zhí)行，從而提高指令的執(zhí)行效率；2) 可用加載/存儲指令批量傳輸數(shù)據(jù)，以提高數(shù)據(jù)的傳輸效率；3) 可在一條數(shù)據(jù)處理指令中間同時完成邏輯處理和移位處理；4) 在循環(huán)處理中使用地址的自動增減來提高運行效率；到目前為止 ARM微處理器及技術(shù)的應用幾乎已經(jīng)深入到以下的許多領(lǐng)域:1) 工業(yè)控制領(lǐng)域 :作為32的RISC架構(gòu)基于ARM核的微控制器芯片不但占據(jù)了高端微控制器市場的大部分市場份額同時也逐漸向低端微控制器應用領(lǐng)域擴展,ARM微控制器的低功耗、高性價比，向傳統(tǒng)的8位/16位微控制器提出了挑戰(zhàn)。3）網(wǎng)絡應用：隨著寬帶技術(shù)的推廣，采用ARM技術(shù)的ADSL芯片正逐步獲得競爭優(yōu)勢。4）消費類電子產(chǎn)品：技術(shù)在目前流行的數(shù)字音頻播放器數(shù)字機頂盒和游戲機中得 到廣泛采用。手機中的32位SIM智能卡也采用了ARM技術(shù)。[] 嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)是基于計算機、電子和信息技術(shù)，以產(chǎn)品和設備為目標，集硬件和軟件于一體的專用系統(tǒng)。它一般由嵌入式微處理器、外圍硬件設備、嵌入式操作系統(tǒng)及用戶的應用程序幾個部分組成，用于實現(xiàn)對其他設別的控制、監(jiān)控和或者管理等功能。由于嵌入式系統(tǒng)是一種專用的計算機系統(tǒng)，所以嵌入式系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)也和PC的體系結(jié)構(gòu)類似，主要包括硬件、操作系統(tǒng)和應用程序三部分。在PC中，CPU的體系結(jié)構(gòu)幾乎是x86系列的天下。其中ARM、PowerPC、MIPS等應用最為廣泛。顯然，嵌入式存儲器的性能和容量是遠遠比不上PC中的DDR內(nèi)存和硬盤的。嵌入式操作系統(tǒng)用來管理中斷處理、任務間通信、存儲器分配和定時器的相應的軟件模塊集合，對其要求通常有實時的作用，因此，嵌入式操作系統(tǒng)往往又是實時操作系統(tǒng)。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(lǐng)域有著強大的生命力和發(fā)展前景。它可以由一個任務來完成也可以由多個任務共同完成。4） 對代碼的要求高質(zhì)量、高可靠性。 系統(tǒng)設計框圖其中門禁控制器和門禁讀卡器將會是該門禁系統(tǒng)的核心部分，讀卡器讀取射頻門禁卡上面的數(shù)據(jù)，并且對這些數(shù)據(jù)進行解碼分析，然后將卡的信息通過USB發(fā)送給門禁控制器，門禁控制器再做相應的動作，實現(xiàn)門禁控制的功能。本文的主要任務是USB轉(zhuǎn)串口驅(qū)動的移植和射頻讀卡器應用程序的編寫。其中門禁控制器采用了S3C6410處理器芯片，門禁控制器外接基于STC12C5A60S2單片機的射頻讀卡器，通過USB接口連接。S3c6410才用64/32位內(nèi)部總線架構(gòu)，由AXI、AHB和APB總線組成。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時視頻會議和NTSC、PAL模式的TV輸出。 3c6410結(jié)構(gòu)框圖如下圖： S3c6410結(jié)構(gòu)框圖S3c6410處理器特性主要如下：l 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；l V時達533 MHz， V時達677 MHz；l 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）；l 多標準解碼器提供30幀每秒MPEG4/；l 具有BITBLIT和旋轉(zhuǎn)的2D圖形加速；l 3D圖形加速在133MHz時可達4M的三角形運算能力；l AC97音頻編解碼接口和PCM串行音頻接口；l 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；l IIS和IIC接口支持；l 專用的IrDA接口支持MIR、FIR及SIR；l 靈活配置的GPIO端口；l OTG端口支持高速傳輸（480 Mbps，片上收發(fā)器）；l （12 Mbps，片上收發(fā)器）；l SD/MMC/SDIO/CEATA 兼容卡主控制器；l 實時時鐘，鎖相環(huán)，具有PWM的定時器和看門狗定時器；l 32通道DMA控制器；l 支持8 X 8 鍵盤矩陣；l 先進電源的管理適用于手機應用；l 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 非接觸式智能標簽在非接觸標簽應用領(lǐng)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 1444322001 的工作草案。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(guān)的行業(yè)得到了長足的發(fā)展。該讀卡IC系列利用先進的調(diào)制和解調(diào)概念。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的功能框圖圖下圖所示。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。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以完全透明的模式進行操作，因此支持ISO/IEC 144322001的所有層。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。接收器可以檢測到并解碼非常弱的應答信號。為達到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。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(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100mm）；；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(nèi)時鐘電路；支持MIFARE PRO和ISO/IEC 1444322001(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。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。嵌入式系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)如下圖： 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),它們廣泛的應用在各種領(lǐng)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。（2） 成本低，可以不用花錢就能獲得源代碼。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。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。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