基于ARM的RFID门禁控制系统设计

摘要：在此主要介绍一种基于ARM的RFID智能门禁控制系统的设计，系统由上位机和下位机两部分组成。下位机以ARM-STM32F103VET6芯片为主控制单元，通过M102GPCV3模块读／写卡片信息，该模块内嵌MFRC522，采用13．56 MHz非接触射频技术进行读／写。上位机采用NySQL数据库管理卡片信息，用Java Web页面展示信息，用户可登录指定网站查看、修改信息。
关键词：ARM；RFID；门禁系统；读卡器

自动化、信息化、智能化已经成为时代发展的需求，进入21世纪以来，无限技术、计算机技术继续不断深入发展，物联网行业蒸蒸日上。基于RFID技术的门禁控制系统正是物联网实用性的一个良好体现。门禁系统按进出识别方式可分为以下3大类：密码识别；卡片识别；生物识别。密码识别即通过检验输入密码是否正确来识别进出权限，密码识别安全性要相对高一些，但是密码容易忘记，而且每次进门都需输入密码，这样显得繁琐。生物识别即通过人的一些生物特征来识别，生物识别安全性高而且非常方便，但是其高昂的成本费使其难以得到推广。卡片识别分为2类：第一种是用磁卡，但是磁卡安全性低、易磨损而且需要经常性充磁；第二种是RFID卡片，RFID卡便宜、使用方便、安全性高而且能够用数据库对其进行很好的管理，其性价比极高，具有很好的推广前景。
综上所述，本文介绍一种基于RFID技术的门禁系统，此系统成本低廉，安全性高。能够实时查看有关门禁系统的信息。

1 总体构架与工作原理
系统总体构架有上位机服务器管理系统和下位机读卡器两部分组成，下位机读卡器主要有电源、主控制器、液晶显示、读写卡模块、天线、串口通信6部分组成。其中读写卡模块M102GPCV3采用13．56 MHz非接触射频技术，能够读取Mifare One S50，S70，FM11RF08及其兼容卡片。液晶显示一些提示信息和时间日期。串口用于下位机与上位机服务器通信。上位机服务器管理系统采用数据库MySQL数据库管理，具体管理界面用网页形式展示。如图1所示。

整个门禁系统工作原理是：一人一卡，根据卡的序列号在数据库管理系统中建立相应个人信息。当要开门时，用卡片在下位机上刷一下，下位机读卡器将序列号传给上位机服务器，服务器根据序列号查询数据库中对应得个人信息并传给下位机。同时下位机读取卡片固定扇区块的数据(读卡)，将读到的数据与上位机发送的数据进行一一对比，完全一样才开门，否则在液晶上显示错误且不开门。上述信息将全部上传至上位机管理系统保存。上位机管理系统能够改变下位机设定好的数据信息(写卡)。

2 系统硬件设计
2．1 硬件总体设计
门禁系统主控制器是Codex-M3内核的ARM-STM32F103VET6芯片，主频为72 MHz，片内512 KBFLASH，内置多个USART控制器，分别用于RF ID读／写模块连接和上位机的通信。读／写模块采用M102GPCV3模块，工作频率为13.56 MHz。如图2所示。主控板由JTAG口进行程序的调试和下载，LM117为系统板提供3．3 V和5 V电压。I／O口接12864液晶，用于显示相关提示信息及时间日期。USART1与读卡器模块连接用于读取卡片信息，USART2与MAX232连接用于与上位机的通信。

2．2 读卡器模块与主控制器电路硬件设计
M102GPCV3读写模块设计提供了2种接口模式：10 Mb／s的I2C总线模式，最高达1 228．8 Kb／s的UART模式。这里采用了UART模式，通过M102GPCV3读取、写入卡片信息。

3 系统软件设计
3．1 系统总体软件设计
门禁系统总体软件设计包括下位机读卡器软件设计和上位机数据库管理系统软件设计。门禁控制系统下位机读卡器主要是实现对卡片的读取、与上位机管理系统的通信，在Keil4环境中用C语言编程实现。上位机管理系统采用Myecfipse和Firefox编程辅助工具编写。如图3所示。

3．2 下位机读卡器系统软件设计
下位机门禁读卡器系统如图4所示，下位机读卡器系统需遵循ISO 14443 TYPE A标准传输协议，即按照寻卡→防冲突→选卡→密钥认证→读块的顺序进行。防冲突时读出序列号传输给上位机管理系统，保存至数据库管理系统。读块读出数据与设定好的数据比对并判断。
3．3 上位机数据库管理系统软件设计
上位机数据库管理系统是对有关持卡人员刷卡进门时进行信息记录与发布，以及添加、删除、修改持卡人信息以及权限。通过数据库保存信息，同时通过Java语言做成信息表发布在网站上。普通用户可以登录普通账户访问局域网网站，查询有关门禁系统信息。管理员可以通过管理员账户登录修改卡片信息及权限。

4 结语
通过实物多次测试，此方案设计的RFID门禁系统安全可靠，使用方便。而且相对于其他的门禁控制系统其有着很高的性价比。随着物联网技术在全球的快速发展以及我国金卡工程的推广，相信RFID技术将越来越多的应用到各行各业。基于RFID的们禁系统也将随着这股潮流而发展。事实也如此证明，据统计2008年RFID门禁销售额占到整个安防市场的87．2％。