基于Ｌｉｎｕｘ操作系统的网络门禁系统.doc

基于Ｌｉｎｕｘ操作系统的网络门禁系统传统门禁一般采用 8bit／16bit 单片机，由于处理速度、I／O 接口等资源有限，通常总线结构为 RS－485／422 方式其缺陷是：实时性较差，处理速度较慢，导致用户数量受限(一般在 5000 以下)，报警等信息量过大时易造成数据丢失，功能受限制等无法实现真正的网络功能，其主要是因为 RS－485 不能跨网段运行，不能在广域网中运行，即使在局域网中，也不能跨两个路由器运行 开发 TCP／IP 网络门禁主要目的是解决通讯瓶颈，大用户量、大数据量处理太慢、有些实时功能无法实现等问题 一、TCP／IP 网络门禁的主要特点 采用了目前世界上先进的稳定器件 32 位 ARM 微处理器具有功耗低、速度快、稳定可靠等优点 实时性强：具有 TCP／IP(100MHZ) 网络通讯，确保了系统的实时通讯及数据交换处理能力 容量大：用户数达 100000 个，数据存储量可达10025 条 处理速度快：100000 个用户，可在 1S 内完成开门等相关动作 通讯方式多：同时具有TCP／IP 、Rs－485，RS－422，RS －232、wiegand 等多种通讯接口方式。

可编程 I／O：所有输入／输出接口可根据用户的需要进行编程 嵌入式控制软件稳定、功能完善 门禁系统软件功能完备：由于硬件资源丰富，因而在实现门禁系统管理软件功能时非常方便，功能更加完善二、网络门禁控制器 网络门禁控制器是门禁系统的关键部分，包括核心器件 ARM 微处理器、存储器、CPLD、通讯接口、各种输入／输出接口等控制器结构框图如图 1 所示 1、ARM 微处理器 可稳定运行于 180Mr 忆，达到 200MIPS 的运行效率，高于普通 8 位／16 位单片机普遍最高 30MlPS 的运算速度与效率丰富的硬件资源，为进行强大的功能设计提供了方便与保证多个 3Channel、16 位的 TIMER，便于程序设计超低功耗，Standby Mode 模式下 mA，实现环保节能2、存储器 存储器采用了嵌入式系统中广泛应用的主流产品——Flash 闪存芯片其特点可按整体／扇区擦除和字节编程，具有低功耗、小体积、稳定可靠、容量大等优点(存储容量可扩展至 1Gbyte) 3、通讯及 I／O 接口 具有TCP／IP 、RS－485 ，RS－422、RS－232、Wiegand 等多种通讯接口方式。

具有多组继电器输出接口，用于开门、报警、联动等，以及多路可编程输入／输出接口，可用于门磁、开门按钮、消防联动等LCD 接口、VGA 接口，可用于 POS 消费显示系统信息 4、嵌入式控制软件 嵌入式控制软件是控制器的内核，它由系统引导、操作系统、核心文件、系统图形、系统应用控制程序 5 个部分组成  　　软件流程如图 2 所示，引导程序加载操作系统核心，操作系统核心获得控制，管理内存，进程与文件系统，应用控制程序必须通过特定的接口，才能与核心通信，完成特定的功能核心初始化完成后，先启动一个初始化进程，然后启动其他应用程序 嵌入式控制软件的功能和特点包括： Linux 操作系统具有完整的功能，为应用程序提供分时的多进程的运行环境，配合特殊硬件定制的驱动程序，提供了强大的底层功能，包括虚拟内存技术，虚拟文件系统，安全的进程管理，完整的网络模块此外，由于 Linux操作系统源代码公开，进行裁剪、构建时更加方便 图形系统是小型的×图形服务器，文件系统包括系统一个系统运行环境和各种相关工具 设备驱动程序接口：LINUX 操作系统将设备区分为“字符设备” 和“块设备”两大类，响应的驱动程序也分为字符驱动程序和图形驱动程序。

字符设备包括 RS232 接口、键盘、显示器、触摸屏等块设备包括 FLASH 驱动等 网络协议：TCP／IP 是一个由四个层次组成的协议分层模型，从上到下分别为应用层，传输层(TCP)，网络层(IP)和数据链路层TCP ／IP 协议包含了传输层 (TCP)，网络层(IP)和数据链路层的一组协议，被称为 TCP／IP 协议族本协议实现了应用程序编程接口(SOCKET 接口)，传输层的TCP 协议和 UDP 协议，网络层的 IP 协议和数据链路层的PPP 协议 应用控制程序：包括控制服务器，SQLITE 数据库、IP 自动搜索、WEB 服务器等，将完成所有通讯任务、前端设备驱动、报警联动及实现各种控制功能，嵌入式 SQLlTE数据库的运用，实现了快速存取卡号、人员进出信息处理，WEB 服务器的应用使得用户无须安装任何软件，直接通过IE 便可实现 IP、网关等参数的修改 三、门禁系统管理功能 由于硬件功能强大、完备，在实现门禁系统管理系统功能时非常方便，例如： 快速授权，同时对多个控制器及多个用户进行快速授权 可按门禁物理位置方便实现分片区控制管理； 快速设防、撤防； 报警时间段内读非法卡、非法开门、门未关等，实现中心报警及现场报警； 支持多种类型时间段的下载，每个时间段控制起始值任意定义； 每张卡均可设置休息节假日，时间任意定义；  　　实现多门之间互锁； 具有防胁迫密码开门； 多卡论证方式，既同时读完多张卡，才能开门； 具备 W 阻浏览功能，通过 TCP／IP 协议，可实现数据的实时上传及实时监控。

如可实现图标列表实时监控；可实现电子地图实时监控；能实现门禁与防盗报警视频监控、消防报警系统的联动控制；提供远程检测程序及远程下载工具程序，维护人员无须到设备现场即可获知设备使用状况及进行程序更新 四、国内外门禁控制器比较 在国内多数厂家采用 8／16 位单片机技术，通讯多为 RS－485／422 方式，通讯速度、处理速度、实时性及联动性均受到一定限制 在国外发达国家，类似功能的产品，采用的技术手段不尽相同，典型的有德国 Siemens 公司、英国 Blick 公司，美国 Galaxy 公司等用于出入控制和保安系统的控制器，多为 32bit iX8CPU，windows CE 或 VXWORKS 系统通讯接口以 TCP／IP 为主  　　五、应用前景 在国内 IC 卡一卡通控制器中采用了 32 位 ARM 系列微处理器开发 Linux 操作系统和控制软件，它不仅能够实现一卡通系统的门禁控制，而且能实现考勤、消费、巡更、电梯控制，通道控制、停车场管理等功能，并成功实现了通过 TCP／IP 协议进行数据交换，使一卡通系统与其他智能化系统之间可以进行统一管理和联动控制，数据信息实时性强，为 Web 方式下进行一卡通系统控制和管理提供了有效的解决方案，满足了 Internet 网络技术及建筑智能化技术快速发展的要求。

以往的 IC 卡系统通常是非联网式的、或RS485／RS422 总线联网，限于局域网内使用，各子系统相互独立运行，由于信息传递实时性差，操作使用繁琐，其应用受到较大限制基于 Linux 操作系统的一卡通嵌入式控制软件应用于前端控制设备，并配套设计基于 Web 方式的一卡通管理软件，来解决系统稳定性、实时性、异地传输、易于集成和维护等技术难点 随着 Internet 网络技术及建筑智能化技术的快速发展，“光纤到楼、宽带到户” 已逐渐成为现实因此目前流行的非接触式 IC 卡一卡通技术的应用迫切要求通过局域网甚至广域网来实现其身份识别、小额消费、交通管理、安全防范等管理功能，即系统由前端设备均通 TCP／IP 网络通信协议实现信息交换、共享和统一管理 典型应用除了通常的各个行业的门禁一卡通系统外，特别在跨国公司、集团公司的一卡通管理系统，电信系统中离散的远程机站的 IC 卡管理系统，校园一卡通及城市交通一卡通系统等将凸显优势 该技术的实施将进一步推动一卡通技术在数字化小区，数字化大厦、数字化校园、数字化城市中的广泛应用，市场前景十分广阔。