傳統(tǒng)門禁控制器一般都采用8bit/16bit單片機(jī)，處理速度、I/O接口等資源都很有限，而網(wǎng)絡(luò)門禁控制器不僅在主要技術(shù)上具有重大突破，并在性能上獲得了極大提高。本文主要是對基于Linux操作系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)門禁控制器作一簡單的分析。
文/周國華 劉小軍

傳統(tǒng)門禁控制器一般都采用8bit/16bit單片機(jī)，處理速度、I/O接口等資源都很有限，并由于采用RS-485/422總線，實(shí)時(shí)性較差，報(bào)警等信息量過大時(shí)易造成數(shù)據(jù)丟失等，其門禁功能有較大的限制。

而網(wǎng)絡(luò)門禁控制器不僅在主要技術(shù)上具有重大突破，并在性能上獲得了極大提高，使得門禁控制功能日趨完善。下面將以基于Linux操作系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)門禁控制器為例，對網(wǎng)絡(luò)門禁控制器進(jìn)行介紹，以與業(yè)內(nèi)同行分享。

控制器硬件組成

網(wǎng)絡(luò)門禁控制器是門禁系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，包括核心器件ARM微處理器、存儲(chǔ)器、CPLD、通訊接口、各種輸入/輸出接口等?？刂破鹘Y(jié)構(gòu)如圖1所示。

ARM 微處理器
1、可穩(wěn)定運(yùn)行于180MHZ，達(dá)到200MIPS的運(yùn)行效率，大大高于普通8位/16位單片機(jī)的運(yùn)算速度與效率（30MIPS）。

2、豐富的硬件資源，為進(jìn)行強(qiáng)大的功能設(shè)計(jì)提供了方便與保證。
·20個(gè)通道的DMA端口控制、122個(gè)通用可編程輸入/輸出；
·1個(gè)FIQ，7個(gè)IRQ，提供多種可選的中斷方式；
·1個(gè)專用Debug串口、5個(gè)通用串口，支持ISO7816 T0/T1 標(biāo)準(zhǔn)的SMART CARD；
·1個(gè)USB2.0 HOST口、1個(gè)USB2.0 設(shè)備口、1個(gè)10/100M Ethernet 網(wǎng)絡(luò)口、1個(gè)符合IEEE1149.1標(biāo)準(zhǔn)的JTAG調(diào)試口，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)仿真調(diào)試。

3、多個(gè)3通道、16位的TIMER，便于程序設(shè)計(jì)。

4、超低功耗、環(huán)保節(jié)能。

存儲(chǔ)器
存儲(chǔ)器采用Flash閃存，可按整體/扇區(qū)擦除和字節(jié)編程，具有低功耗、小體積、穩(wěn)定、容量大等優(yōu)點(diǎn)（存儲(chǔ)容量可擴(kuò)展至1Gbyte）。

通訊及I/O接口
1、具有TCP/IP、RS-485、RS-422、RS-232、Wiegand等多種通訊接口；
2、多組繼電器輸出接口，用于開門、報(bào)警、聯(lián)動(dòng)等；
3、多路可編程輸入/輸出接口，可用于門磁、開門按鈕、消防聯(lián)動(dòng)等；
4、LCD接口、VGA接口，可用于POS消費(fèi)顯示系統(tǒng)信息。

控制器嵌入式控制軟件

嵌入式控制軟件是控制器的內(nèi)核，它由以下5個(gè)部分組成：系統(tǒng)引導(dǎo)、操作系統(tǒng)、核心文件、系統(tǒng)圖形、系統(tǒng)應(yīng)用控制程序。

軟件流程如圖2所示，引導(dǎo)程序加載操作系統(tǒng)核心, 操作系統(tǒng)獲得控制, 管理內(nèi)存,進(jìn)程與文件系統(tǒng)。應(yīng)用控制程序通過特定接口, 才能與核心通信, 完成特定的功能。核心初始化完成后, 先啟動(dòng)初始化進(jìn)程,然后啟動(dòng)其他應(yīng)用程序。

嵌入式控制軟件特點(diǎn)：Linux操作系統(tǒng)；為應(yīng)用程序提供分時(shí)多進(jìn)程的運(yùn)行環(huán)境；配合特殊硬件定制驅(qū)動(dòng)程序, 提供強(qiáng)大的底層功能,包括虛擬內(nèi)存技術(shù)、虛擬文件系統(tǒng)、安全的進(jìn)程管理；完整的網(wǎng)絡(luò)模塊。此外，由于Linux操作系統(tǒng)源代碼公開，進(jìn)行裁剪、構(gòu)建時(shí)更加方便。其主要功能：

1、圖形系統(tǒng)是小型的X圖形服務(wù)器, 文件系統(tǒng)包括一個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境和各種相關(guān)工具。
2、設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序接口。

3、LINUX操作系統(tǒng)將設(shè)備區(qū)分為“字符設(shè)備”和“塊設(shè)備”兩大類，響應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序也分為字符驅(qū)動(dòng)程序和圖形驅(qū)動(dòng)程序。字符設(shè)備包括RS232接口，鍵盤，顯示器，觸摸屏等。塊設(shè)備包括FLASH驅(qū)動(dòng)等。

4、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，TCP/IP協(xié)議從上到下分別為應(yīng)用層，傳輸層（TCP），網(wǎng)絡(luò)層（IP）和數(shù)據(jù)鏈路層。TCP/IP協(xié)議包含了傳輸層（TCP），網(wǎng)絡(luò)層（IP）和數(shù)據(jù)鏈路層的一組協(xié)議，被稱為TCP/IP協(xié)議族。本協(xié)議實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用程序編程接口（SOCKET接口），傳輸層的TCP協(xié)議和UDP協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)層的IP協(xié)議和數(shù)據(jù)鏈路層的PPP協(xié)議。

5、應(yīng)用控制程序，包括控制服務(wù)器、SQLITE數(shù)據(jù)庫、IP自動(dòng)搜索、WEB服務(wù)器等，將完成所有通訊任務(wù)、前端設(shè)備驅(qū)動(dòng)、報(bào)警聯(lián)動(dòng)及實(shí)現(xiàn)各種控制功能；嵌入式SQLITE數(shù)據(jù)庫的運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)了快速存取卡號、人員進(jìn)出信息處理；WEB服務(wù)器的應(yīng)用使得用戶無需安裝任何軟件，直接通過IE便可實(shí)現(xiàn)IP、網(wǎng)關(guān)等參數(shù)的修改。

控制器主要管理功能

由于硬件功能強(qiáng)大、完備，在實(shí)現(xiàn)門禁系統(tǒng)管理系統(tǒng)功能時(shí)非常方便，例如：
1、快速授權(quán)：同時(shí)對多個(gè)控制器及多個(gè)用戶進(jìn)行快速授權(quán)；
2、可按門禁物理位置方便實(shí)現(xiàn)分片區(qū)控制管理；
3、快速設(shè)防、撤防；

4、讀非法卡、非法開門、門未關(guān)等，實(shí)現(xiàn)中心報(bào)警及現(xiàn)場報(bào)警；
5、支持多種類型時(shí)間段的下載，每個(gè)時(shí)間段的控制起始值任意定義；
6、每張卡均可設(shè)置休息節(jié)假日，時(shí)間任意定義；
7、實(shí)現(xiàn)多門互鎖、具有脅迫密碼開門報(bào)警功能；

8、多卡論證，即同時(shí)讀完多張卡，才能開門；
9、WEB瀏覽功能，通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)上傳及實(shí)時(shí)監(jiān)控。如：圖標(biāo)列表實(shí)時(shí)監(jiān)控、電子地圖實(shí)時(shí)監(jiān)控、門禁與防盜報(bào)警&視頻監(jiān)控&消防報(bào)警的聯(lián)動(dòng)控制；
10、提供遠(yuǎn)程檢測程序及遠(yuǎn)程下載工具程序，維護(hù)人員無須到設(shè)備現(xiàn)場即可獲知設(shè)備使用狀況及進(jìn)行程序更新。

控制器性能特點(diǎn)

1、采用32位ARM微處理器，低功耗、速度快、穩(wěn)定可靠；
2、TCP/IP網(wǎng)絡(luò)通訊，確保了數(shù)據(jù)交換處理的實(shí)時(shí)性；
3、容量大，用戶數(shù)可達(dá)100000個(gè)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量達(dá)到100萬條；

4、處理速度快，在1S內(nèi)完成開門等相關(guān)動(dòng)作；
5、多種類通訊兼容，同時(shí)具有TCP/IP、RS—485、RS—422、RS—232、Wiegand等多種通訊接口；
6、所有輸入/輸出接口可根據(jù)用戶需要進(jìn)行編程配制；
7、嵌入式控制軟件，運(yùn)行穩(wěn)定、功能完善：

·ARM支持Linux、Wince等主流操作系統(tǒng)，當(dāng)應(yīng)用于無人值守的應(yīng)用場合時(shí)，更突顯其超穩(wěn)定優(yōu)勢；
·Linux操作系統(tǒng)成本低、開放源碼、支持軟件多、實(shí)時(shí)、穩(wěn)定；
·植入最新工業(yè)級標(biāo)準(zhǔn)Linux2.4.19內(nèi)核，使嵌入式應(yīng)用控制軟件更穩(wěn)定；
·通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，容易與其它智能化系統(tǒng)集成；
·能夠遠(yuǎn)程登錄查詢和控制（包括WEB方式），可遠(yuǎn)程下載工具程序，便于系統(tǒng)維護(hù)；
·系統(tǒng)軟件功能完備。

應(yīng)用前景

采用了32位ARM系列微處理器、Linux操作系統(tǒng)和控制軟件的門禁控制器，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)門禁控制，而且能實(shí)現(xiàn)考勤、消費(fèi)、巡更、電梯控制、通道控制、停車場管理等功能，并能通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，使一卡通系統(tǒng)與其它智能化系統(tǒng)之間可以進(jìn)行統(tǒng)一管理和聯(lián)動(dòng)控制，數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)性強(qiáng)，為Web方式下進(jìn)行一卡通系統(tǒng)控制和管理提供了有效的解決方案，滿足了Internet網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及建筑智能化技術(shù)快速發(fā)展的要求。

以往的IC卡系統(tǒng)一般都是RS485/RS422總線聯(lián)網(wǎng)，各子系統(tǒng)相互獨(dú)立運(yùn)行，信息傳輸實(shí)時(shí)性差，操作煩瑣，使得應(yīng)用受到較大限制。基于Linux操作系統(tǒng)的一卡通嵌入式控制軟件并配套基于Web方式的一卡通管理軟件，使得系統(tǒng)穩(wěn)定性、實(shí)時(shí)性、異地傳輸、集成和維護(hù)等技術(shù)難點(diǎn)得以較好的解決。

隨著Internet網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及建筑智能化技術(shù)的快速發(fā)展，“光纖到樓、寬帶到戶”已逐漸成為現(xiàn)實(shí)。因此目前流行的非接觸式IC卡一卡通技術(shù)的應(yīng)用迫切要求通過局域網(wǎng)甚至廣域網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)其身份識(shí)別、小額消費(fèi)、交通管理、安全防范、等管理功能，即系統(tǒng)的前端設(shè)備均通TCP/IP網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息交換、共享和管理。

典型應(yīng)用除了通常的各個(gè)行業(yè)的門禁一卡通系統(tǒng)外，特別在跨國公司、集團(tuán)公司的一卡通管理系統(tǒng)，電信系統(tǒng)中離散的遠(yuǎn)程機(jī)站的IC卡管理系統(tǒng)，校園一卡通及城市交通一卡通系統(tǒng)等將突顯優(yōu)勢。該技術(shù)的實(shí)施將將進(jìn)一步推動(dòng)一卡通技術(shù)在數(shù)字化小區(qū)、數(shù)字化大廈、數(shù)字化校園、數(shù)字化城市中的廣泛應(yīng)用，市場前景十分廣闊。