基于ARM的RFID智能安全管理系统设计与实现

时间：05-08 来源：互联网点击：

图3微处理器与MFRC531接口

本系统设计使用RS232串口、USB接口和网络接口3种方式来完成读卡器与PC机间的通讯功能。RS232串口通信是一个很重要的组成部分，调试和操作系统的安装等操作需要它来配合完成，为了与S3C44B0X的接口电平相一致，采用3.3V供电的串口收发控制芯片；USB接口采用USBDevice芯片pDIUSBD12作为USB扩展接口，用来与其他设备交换读卡器操作数据用；网络接口是为了预留出可二次开发的余地，使读卡器能够在此基础上组成网络化设备而扩展的，此处采用CS8900芯片扩展以太网接口，加上必要的驱动就能够完成与网络的数据交换。

在ARMS3C44B0X板上外扩展指纹传感器芯片FPS200[6]，通过有效读取指纹图像实现与射频识别一起双重认定身份的功能。FPS200芯片是美国Veridicom公司最新开发的接触式指纹传感器，其与处理器间的接口有USB、微处理器总线(MCU)和串行外接口(SPI)共3种方式，本系统采用了总线方式。具体电路设计为：CS1接高电平，CS0接ARM的nGCS1；地址线、数据线、读写信号线直接与ARM连接，其他引脚按照FPS200的数据手册连接即可。摄像模块的主要功能是在刷卡的同时进行电子摄像，摄像头通过USB接口直接与S3C44B0X核心板相连接，这也是本系统中进行身份识别的第3种方法，所采集到的图像与卡号信息一并存放在后台数据库中，也可当时就显示在后台管理页面上，这可通过软件程序根据需要具体设置，这样可更增强了对与会人员身份验证的安全性。

3系统软件设计

本系统软件设计分为两大部分，分别为读卡器程序设计和PC管理软件程序设计。其中读卡器程序设计采用开源免费的μC/OSⅡ操作系统加上系统应用软件的结构，主要完成操作系统μC/OSⅡ的移植、读卡器的读写任务程序、中断服务程序、LCD处理程序、指纹读取识别程序、USB与网络接口程序、串口程序、数字音频程序、摄像处理程序的设计。在μC/OSⅡ的程序源代码中，只有OS_CPU_C.C、OS_CPU.H、OS_CPU_A.S这3个文件与处理器硬件相关，所以，移植μC/OSⅡ也就是修改这3个文件，其中OS_CPU_C.C中包含了6个需要修改的与处理器相关的函数，分别为OSTaskStkInit()、OSTaskCreateHook()、OSTaskDelHook()、OSTaskSwHook()、OSTaskStatHook()和OSTimeTickHook()，这6个函数中的OSTaskStkInit()用来初始化任务堆栈，由函数OSTaskCreate()或OSTaskCreateExt()调用，其余5个函数都为用户自定义函数；OS_CPU.H文件中给出的是定义处理器结构设置变量的内容，用于定义数据类型的长度，一些与处理器相关的常数和宏定义等，如进入和退出临界状态的函数OS_ENTER_CRITICAL()和OS_EXIT_CRITICAL
()；OS_CPU_A.S中是用汇编写的程序，如OSStartHighRdy()、OSCtxSw()、OSIntCtxSw()、OSTickISR()是几个必须由汇编程序来完成的函数。

对射频卡操作的过程则是一个很复杂的程序执行过程，需要对MFRC531内部一系列的寄存器进行配置，而且这些操作对时序要求非常严格。对射频卡的典型操作为：寻卡(得到卡类型代码)、防冲突(得到卡号)、选卡、验证密码、读写操作、挂起，并且这些操作必须按固定的顺序执行，在对卡类型判断后将卡号送到服务器数据库，系统对读入的卡号信息与数据库中已有的卡号信息进行比较后，判断出该卡号是否为有效卡或者是否在有效权限内从而进行不同的处理，如对于无效卡则指示其红灯亮、并有报警或发出语音提示等。

LCD用于实时显示当前信息，当没有卡进入射频天线有效范围时，LCD上显示当前时间及日期；当有卡进入到射频天线的有效范围时，LCD上显示卡号和身份验证成功信息。同时，系统把有效卡的刷卡信息记录到“进出人员信息表”中，并在界面上显示；对于无效卡只统计次数但不记录信息。指纹图像的读取通过对传感器FPS200初始化实现，初始化主要是对放电时间寄存器DTR、放电电流寄存器DCR和增益控制寄存器PGC寄存器的设置，以便在获得整幅图像之前启动传感器并对图像参数进行调整，流程如图4所示。在设置完这3个寄存器后，再设置寄存器CTRLA值为0x02，然后从第0行开始对该行中每一个像素进行A/D转换，循环读取CTRLA直到完成第299行的最后一个像素即可获取整幅指纹图像像素值。

图4FPS200指纹采集流程
将OV511摄像头与嵌入式硬件平台相连，PC机通过硬件平台控制OV511，完成摄像头控制、采集和传输图像功能。后台PC管理软件主要实现系统登录，信息管理(包括用户信息管理、管理员信息管理、受限时段信息管理)，信息浏览、查询、统计和打印管理，非法进出人员报警监控和帮助系统等功能。该管理软件以Windows系统为平台，以

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