基于arm的智能門禁系統設計(已修改)

　

【正文】 攀枝花學院本科畢業設計（論文） 摘要 摘 要 門禁系統作為安防系統中的一個重要部分，隨著人們的生活水平和工作的質量的提升，其技術要求也得到了相應的提升。同時在樓宇自動化中門禁系統也得了很多的重視。它以計算機技術為主體，涉及了電子、機械、光學、通訊技術、生物技術等多種技術用來有效的對出入口進行控制，并且限制出入人員的權限。計算機系統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中，利用嵌入式系統豐富的控制器資源、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。關鍵字：門禁系統，嵌入式技術，身份識別技術I攀枝花學院本科畢業設計（論文） ABSTRACTABSTRACTAccess control system as an important part of the security system, with the enhancement of people39。s living standards and the quality of work, technical require ments has also been a corresponding increase. Access control systems in building automation also got a lot of attention. Computer technology as the main body involved in the electronic, mechanical, optical, munications technology, biotechnology and other technologies used to control the import and export, and to limit access permissions. Computer system to control the import and export through access control lock up only one person in a central control room to achieve the necessary human control. The sub ject is the controller, ARMbased embedded technology and radio frequency identifi cation technology to the access control system, embedded system controller, a strong ability to support realtime multitasking, scalable processors structure to facilitate future improve the function of the radio frequency technology to detect IC card, IC card access to get permission to enter.Key words :Access control system ， embedded technology ， ID technology攀枝花學院本科畢業設計（論文） 目錄目 錄摘 要 IABSTRACT II第一章 緒論 1 課題背景和意義 1 門禁系統的發展和國內外現狀 1 2第二章 門禁系統技術的介紹 4 RFID射頻識別技術的介紹 4 5 ARM技術的介紹 5 嵌入式系統概述 6第三章 總體設計和軟硬件平臺的選擇 9 9 9 S3c6410芯片介紹 9 MF RC500射頻讀寫芯片 11 13 選擇Linux操作系統的理由 14 bootloader的選擇 15 文件系統的選擇 16第四章 系統詳細設計與實施 18 嵌入式Linux開發環境的搭建 18 主機開發環境的搭建和系統的移植 18 搭建主機的開發環境 18 Uboot的編譯 18 內核的定制 19 文件系統的制作 22第五章 應用軟件的設計 24 軟件設計的總體思路 24 通過協議編寫程序 26結 論 28參考文獻 29附 錄 30致 謝 60攀枝花學院本科畢業設計（論文） 緒論第一章 緒論 課題背景和意義在科技、社會經濟飛速發展的當今，城市的面貌發生了極大的變化，林立的大廈、眾多成片小區的出現的同時也產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，怎么讓人們利用現代科技手段為自己的人身財產安全保駕護航，同時有效的阻止犯罪行為呢？傳統的門鎖和防盜門已經不能滿足人們的需求了。在現代化的城市地區，為樹立公司、大廈或者機關辦公場所規范化管理形象，提高管理，智能門禁系統就在這些情況下應運而生，它的出現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，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限，被授權的持卡人可以進入其職責范圍內的區域，同時可將不受歡迎的人員拒之門外，例如業務推銷員，這些干擾正常辦公秩序的無關人等。所有進出入情況在電腦里面都有記錄，便于針對具體事情的發生進行查詢，責任落實。傳統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。為了解決出入方便這一系列的問題，智能門禁系統的發展變得快速，應用范圍也越來越寬廣。 門禁系統的發展和國內外現狀門禁系統，又被稱作出入口控制系統，顧名思義就是對出入口通道進行管制的系統，通過管理來決定哪些人該進，哪些人不該進，在何種情況下發出警報，記憶出入的情況，從而保障出入安全的目的。智能門禁系統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、生物統計學等諸多新技術領域。門禁系統出現的首要目的就是身份的識別，門禁系統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。卡片識別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磁卡：有成本較低；一人一卡（+密碼），安全一般， 可聯微機，記錄開門信息的優點；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。因外界磁場很容易造成卡片信息丟失，從而使卡片無效。射頻卡：優點就是無需和設備接觸，開門方便安全；使用壽命長，有很高的安全性，可以與微機相連，記錄開門的信息；雙向控制可以很容易實現。卡片很難被復制。雖然成本較高，但是這是應用范圍最為廣泛的了。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。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。同時對環境的要求也很高，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。綜合起來使用生物設別在一定條件并不方便。中國門禁行業的發展歷程，也與國內其它行業一樣經歷了探索、仿制、研發、成熟等幾個階段。從最早的單門門禁開始，隨著房地產業發展規模的瘋狂擴張，高檔社區及商務樓對于門禁系統安全性能要求的不斷提高，門禁產品經歷了由獨立型門禁系統、聯網型門禁系統、一卡通門禁系統、TCP/IP網絡型門禁系統的演變。在國外的門禁系統有很多品牌，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，國內門禁系統的品牌主要有清華紫光和捷順等。在技術上面智能門禁系統相對于傳統的門禁系統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。國內外目前研制和使用主要集中的門禁系統為感應門禁系統和生物識別門禁系統。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，門禁系統也會得到更加長足的發展，比如對門禁系統的安全性、穩定性方面的要求會更高，門禁系統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。智能小區的推廣和智能小區的安全防范的增強，使智能門禁系統的網絡化成為可能。本課題的研究目的是設計和實現具有良好的擴展性和適應性的門禁系統。因此該系統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、門禁控制器的相關介紹和設計的總體思路和具體實現方法。該系統中門禁讀卡器的主要任務是控制射頻模塊來接受讀取門禁識別卡上面的信息，并且對該卡進行識別和解碼，將獲取的信息再顯示出來。同時在門禁主控制端要進行Linux的移植工作，其中包括Uboot、內核的制定和裁剪、文件系統的制作。并且研究嵌入式系統開發的方法和Linux驅動程序的設計方法。59攀枝花學院本科畢業設計（論文） 門禁系統技術的介紹第二章 門禁系統技術的介紹 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。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。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。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據，而無需識別系統與特定目標之間建立機械或者光學接觸。無線電的信號是通過調成無線電頻率的電磁場，把數據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。某些標簽在識別時從識別器發出的電磁場就可以得到能量，并不需要電池；也有標簽本身擁有電源，并可以主動發出無線電波（調成無線電頻率的電磁場）。標簽包含了電子存儲的信息，數米之內都可以識別。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。RFID系統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、無線設備和網絡。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。典型的RFID系統由以下兩部分組成:1)電子標簽，即攜帶數據的發射器（如標簽）。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。根據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，還可以個根據其編碼的數據進行進一步分為只讀、讀/寫以及讀/寫/重寫。大多數標簽比一粒沙子還小（即寬度小于3mm），一般內部封有一個玻璃或塑料的模塊。2）讀寫器，即讀取電子標簽的數據和寫入數據到電子標簽的收發器（或閱讀器）。許多讀寫都額外的接口，可以把收到的數據傳送給另一個系統，如個人計算機或者自動控制系統。RFID技術的最大優點就是減少了人工干預，可以在商業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。這種自動操作提高了數據質量，減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。因為無需打開物品包裝盒就可以掃描貨品來收集數據，RFID還節約時間和降低成本的好處。此外，它還可以實時獲取詳細的目錄信息和實時監測貨物清單。RFID技術廣泛應用于供應物流鏈管理、公共管理、人員管理、門禁控制、交通領域、生產領域中。 ARM技術的介紹ARM公司是微處理器行業的一家知名企業，專門從事的是基于RISC技術芯片設計開發。作為知識產權供應商，ARM公司不直接從事芯片生產，而是轉讓設計許可，由合作公司生產各具特色的芯片。世界各大半導體生產商從ARM公司購買其設計的ARM微處理器內核，根據各自不同的應用領域，加入適當的外圍電路，從而形成自己的ARM微處理器芯片進入市場。目前，采用ARM技術知識產權（IP）核的處理器已遍布及工業控制、消費類電子產品、通信系統、網絡系統和無線電系統等各類產品市場，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。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。指令執行速度更快；