1 嵌人式門禁系統的需求分析

    1．1設計目標

    本次設計要求嵌入式門禁系統能夠有效地對出人口進行安全管制，系統可自檢查詢各個輸入端口狀態，如有異常則報警，如有用戶刷卡，則進行權限驗證，根據驗證結果發出相應的輸出動作信號，并對系統運行過程中產生的事件進行記錄和管理。上位機管理系統可通過網絡對控制器進行參數配置和監控，控制器在參數配置完成之后，可獨立完成對門禁管制區域的監控。

    l. 2功能需求

    本次系統謝十具體的功能需求如下：卡片使用模式：可采用非接觸式RFID卡和韋根卡；刷卡開門：用戶進入門禁管制區域時需刷卡，讀卡器讀取信息后，將信息傳輸到主機，主機首先判斷該信息是否合法，如合法則發出開門指令，不合法則發出報警，同時記錄用戶刷卡事件；按鈕開門：對于安全級別較低的門禁管制區域或者不需雙向管制的區域，用戶可選擇按鈕開關門；出入等級控制：系統可任意對卡片的使用時間、使用地點進行設定，即對不同的卡片進行時區管制和節假日管制、有效期管制、訪問區域的管制。具有合法權限的用戶才可開門，對非法行為系統將會報警。

    不同的用戶的時段和訪問區域可編程設置，同時對某些安全性較高的門禁區域，必須有多卡認證功能，必須多用戶在規定時間內刷卡才能開門；報警功能：如發生控制器異常、非法卡開門、強制開門、開門超時、讀卡器或者控制器被破壞等事件時則系統將發出報警信號、并記錄事件；定時事件：系統可設置定時事件，對某些門禁管制區域實施定時開關門處理；互鎖判斷功能：系統可對某些管制區域設置互鎖條件，當輸人端口狀態滿足互鎖條件的時候方可進行開關門處理；局域網互聯功能：門禁控制器可通過局域網與管理系統互聯，共同完成對出入口的監控和管理。上位機管理系統可對控制器進行參數的設置和初始化，并對控制器的記錄進行收集管理，可增加、刪除、更新用戶信息，節假日信息、時段信息等；遠程控制：門禁管理系統通過網絡可遠程控制門鎖的開啟和關閉；實時監控：門禁管理系統實時監控各個門的狀態和用戶的刷卡信息；時間校正：上位機管理系統可對門禁控制器進行時間的校正；記錄存儲功能：系統可將門禁控制器運行產生的所有用戶刷卡事件、報警時間等記錄，便于進行用戶的考勤管理和發生事故后及時進行處理。

    2 系統軟件的總體設計思想

    由于嵌入式門禁控制器的特殊應用環境，要求該控制器能夠在獨立運行模式和在網絡運行模式在均能夠正常運行。因此在設計時必須考慮這兩種運行模式，能夠方便切換。系統由門禁控制器和門禁管理軟件兩部門組成。在聯網模式下，門禁管理軟件負責對控制器的參數配置、實時監控及其記錄的收集管理。控制器在配置完參數之后可獨立對整個門禁管制區域進行有效的監控管理，并記錄門禁管制過程中發生的事件。

    與傳統的單機控制型門禁系統相比，嵌入式門禁系統管理中心的位置可以隨時變更，不需重新布線，很容易實現異地控制，具有良好的靈活性與及時性，極大地擴充了門禁系統的應用領域。由于采用嵌入式Linux操作系統和嵌入式數據庫SQLite，系統運行更加穩定、高效，同時也方便了系統功能和眭能的擴展和優化。

    本次系統設計中控制器的運行平臺，采用了嵌入式Linux操作系統。控制器的數據庫，采用了小巧靈活的嵌入式數據庫SQLite。上位機管理系統采用Windows XP操作系統，采用Vc++6D進行界面開發。

    3 門禁控制器的功能模塊設計和工作流程

    3．1門禁控制器的功能模塊設計

    門禁控制器是本系統謝十主要的功能實現者，主要包括系統初始化設置模塊、讀卡權限驗證模塊、開關門控制模塊、報警處理模塊、設備I^)檢測模塊、控制器底層信號處理模塊、網絡通信模塊。其軟件結構采用組件圖來表示，如圖1所示。 

圖1門禁控制器軟件結構圖

    系統初始化設置，完成系統的各個端口的初始化設置，讀卡器的配置，及其網絡的配置。讀卡權限驗證完成用戶刷卡及其刷卡后的權限驗證，主要包括卡號的讀取、用戶權限驗證、用戶時段判斷、節假日判斷，結果將作為開關門的依據。開關門控制模塊完成對電鎖的開關控制，主要根據用戶信息驗證結果和開關的動作信號及其互鎖條件來控制。

    設備FO檢測模塊完成系統輸入端口狀態的檢測，并采取相應的輸出動作處理。檢測到端口輸入異常時則報警，如非法開門、控制器被破壞、開門超時等事件。檢測門磁狀態，并進行相應的處理。報警處理模塊完成系統異常時的報警處理，或者輸入端口狀態滿足自動報警條件時的報警處理。底層處理模塊：完成讀卡器的信號處理，門鎖控制信號和報警輸出信號處理，門磁和防拆除等輸入信號的處理，以上處理過程都是通過調用相應驅動的API函數來實現的。

    網絡通信模塊：主要負責與上位機門禁管理系統的數據傳輸處理，接收管理系統的配置信息，進行相應的處理并組織報文發送相應信。

    3．2嵌入式門禁控制器的運行狀態

    嵌入式門禁系統的主要功能就是進行區域管制，其中控制器負責整個門禁管制區域的控制管理，可獨立運行也可與門禁管理系統聯動共同完成對出人口的控制和管理。門禁控制器的運行狀態轉換圖如圖2所示。控制器正常運行，如無用戶動作及端口異常情況，則控制器處于空閑狀態；如需進行網絡通信則進行通信處理；如發生異常則進行報警處理；當用戶有動作時則進行權限驗證及其開關門處理。 

圖2門禁控制器運行狀態圖

    3.3門禁控制器的工作流程

    門禁控制器啟動之后，如果是處在獨立運行模式下，則首先對各個端口、網絡及其讀卡器進行初始化配置，系統配置完之后，將進行系統I／O檢測，查看各個端口的狀態是否異常，如有異常，系統將報警。在控制器正常運行情況下，如有用戶刷卡，則進行用戶權限驗證，驗證通過，發出開門信號，如是非法卡，則系統將報警，并記錄事件。用戶也可通過按下開關門按鈕對門鎖進行控制。如果在聯網模式下，控制器啟動通信線程，并接受門禁管理系統的配置和監控，可實時上傳門禁事件。

    3A門禁管理軟件的的功能模塊設計

    門禁管理系統通過局域網與控制器互聯，主要完成對門禁控制器的基本參數設置、端口屙陛設置、用戶屬性配置、節假日及其時段設置、記錄的收集和管理、實時監控，其軟件功能結構圖如圖3所示。 

圖3門禁管理軟件功能結構圖

    控制器基本參數設置完成控制器的初始化設置、系統復位、控制器IP參數的設置、控制器時間的校正等。

    端口屬性設置模塊負責控制器輸入輸出端口的設置，如門的屬性設置，互鎖條件沒置，報警條件的設置、讀卡器的設置等。

    用戶權限設置完成用戶居I生的設置、讀取和更新，如用戶卡類型、用戶編號、卡號、節假日是否加班、卡的有效期、用戶所屬時段等等。

    節假日時段設置某快完成門禁管制的日寸段、節假日、休息日等的設置、更新、讀取及其刪除等功能。

    實時監控模塊完成對門禁的實時控制及其遠程控制。遠程控制門鎖的開關，監控門磁狀態，及其各個門的刷卡事件。

    記錄的收集和管理主要完成對門禁控制器上傳的事件的記錄及其管理，如考勤記錄及其異常事件報警記錄等。

    (文/杭州師范大學錢江學院，姚建強)

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