无线通信在IC卡门禁系统中的应用

nRF903 采用SPI(串行外设接口) 与微控制器通讯,它自动处理字头和CRC校验 ,使用极为方便,只需将要发送的数据和接收机地址送给nRF903， nRF903 自动完成数据打包(加字头和CRC 校验码) 、发送,在接收中有载波侦测引脚，接收到正确的数据包时,自动移去字头、地址和CRC 校验码,然后通知微处理器取数据。nRF903与MCU的接口电路如图3所示。nRF903 的双向数据线DATA 分别连接在AT89C52 的RXD 和TXD 引脚,RXD 和TXD 之间通过一个10kΩ的电阻隔离。AT89C52 通过连接STBY 和PWR-DWN 的P1.5 和P1.6 对nRF903 进行工作模式设置,通过连接CFG-DATA、CFG-CLK 和CS 的P1.2、P1.3 和P1.4 对nRF903 工作参数进行配置,以串行方式将14 位的配置字移入nRF903 的寄存器中,从而实现对频段、通道、输出功率和输出时钟频率的配置。由于AT89C52 没有SPI 串行硬件接口,所以需要用软件方式模拟SPI 接口,具体软件实现方法可参考文献[4]。

　　多点跳传无线通信方式

　　多点跳传无线通信局域网

　　本系统由无线数据收发器和PC机构成的主机与若干无线门禁机工作点组成一个无线局域网,采用多点跳传方式实现点对多点的通信，传输链路分布示意图如图4 所示。由图4 可见，在0号链路中，工作点01、02、03除了自身数据的传输之外,还在链路中起着数据中继传输站的作用，工作点04的数据通过工作点03、02、01的跳传传输给主机。该链路各工作点的传输路径如表1所示。其他各链路以相同的跳传方式传输数据。不同的系统可根据门禁点的实际分布来设计相应的链路结构。

图4 多点跳传传输链路分布示意图

　　多点跳传无线数据传输方式

　　RF903 的通信信道是半双工的,这种方式首先需要设定当前发送端为主站，其他各工作点（接收端）均为从站, 主站及各从站的地址唯一。通信的协调完全由发送端控制,发送端采用带地址码的数据帧发送数据或命令,从站全部都接收,并将接收的地址码与本地地址码比较,不同则将数据全部丢掉,不做任何响应；地址码相同,则证明数据是给本地的,从站根据传过来的数据或命令进行不同的响应,将响应的数据发送出去。这种传输方式可保证在任何一个瞬间,通信网中只有一个电台处于发送状态,以免相互干扰。系统传输链路中,各工作点的地址码可根据工作点的数量采用不同的编排,使之有较大差异,以更好的抗干扰和误码。

表1　 0号链路各结点路由表

　　系统通信软件

　　通信协议
　　采用多点跳传无线数据传输方式,数据必须进行规定格式的处理,数据包的格式如下:

　　其中D_ADD为数据传送目的地地址；S_ADD为数据源地址；LENTH为数据长度(字节数) ；Data1～Data n 为有效数据；CHECK 为纠错检错校验码(1个字节) 。该数据包由微控制器发给nRF903 后,nRF903 在对其加入字头和CRC 校验后发送出去。

　　门禁机通信软件

　　为避免多个工作点传输时发生冲突,发送端与接收端采用握手联络的方式通信。根据数据的传送目的地址,发送端可通过查路由表确定接收端（下一个结点）的地址码,例如：0号链路中工作点03给主机发送数据,由链路结构可知传输路径为03→02→01→主机,则工作点03先设定nRF903 的发送地址号为02,发送申请发送请求,发完后转入接收状态,等待工作点02返回允许发送信号后再启动数据发送。工作点02接收到数据后,校验有误可通知03重发,校验无误后对数据包的目的地地址进行判断,发现是主机编号,则将数据转发,将接收端地址码设为01,发送过程与工作点03过程相同。如此下去,数据再经工作点01二次转发给主机,主机检查发现目的地就是主机,即将数据接收下来。这样经过工作点02、01的收发中继,工作点03的数据就跳传给了主机。其他工作点与主机之间的通信过程与此类似。无线IC卡门禁系统中某工作点的通信子程序流程图如图5所示。

　　结束语

　　本系统采用先进的无线通信技术实现IC卡门禁系统数据与控制信息的无线传输，该系统由于省去了集中器和485 布线，使工程造价大大降低，为门禁控制提供了安全可靠而又灵活方便的实施方案。

　　　
图5 无线门禁系统通信子程序流程图