1.3 外圍接口
　　根據(jù)圖1的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，著重介紹門禁控制、RFID模塊和存儲(chǔ)器接口的硬件實(shí)現(xiàn)。
1.3.1 門禁控制
　　在門禁控制系統(tǒng)中，RFID數(shù)據(jù)信息主要來自于韋根讀卡器。其特點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳輸可靠，傳輸距離遠(yuǎn)，在200 m范圍內(nèi)能可靠傳輸，其Wiegand(韋根)協(xié)議是由Motorola公司制定的一種通信協(xié)議，數(shù)據(jù)輸出由2根線組成，分別為DATA0和DATA1，2根線分別將0或1輸出：輸出0時(shí)，DATA0線上出現(xiàn)負(fù)脈沖；輸出1時(shí)，DATA1線上出現(xiàn)負(fù)脈沖。DATA0與DATA1分別與處理器的I/O口相連接，并將I/O口配置為輸入電平變化中斷方式，保證數(shù)據(jù)幀的可靠完整接收。
　　門禁輸出控制采用MOSFET功率場效應(yīng)管IFRZ44代替目前流行使用的繼電器控制方式，克服了繼電器所有的“靈敏度差”、“有動(dòng)作噪音”、“開閉次數(shù)多減少壽命”等缺點(diǎn)。IFRZ44的驅(qū)動(dòng)電路如圖2所示，其中IFRZ44工作于開關(guān)狀態(tài)，將電控鎖的電源連接到J4的兩端，通過控制IFRZ44的開/關(guān)狀態(tài)即可實(shí)現(xiàn)門閘的開/閉。

1.3.2 RFID模塊
　　RFID數(shù)據(jù)采集模塊包括：天線、RF發(fā)送電路及RF接收電路、解調(diào)電路、DSP處理電路、電源、外部通信接口等，其外部通信接口最終輸出正確的卡片ID信息[2]。在一卡通系統(tǒng)中，通常采用成品模塊，目前國內(nèi)多采用支持頻率為125 kHz的EM卡和13.56 MHz的Mifare卡的讀卡模塊。其中，Mifare卡內(nèi)芯片可讀/寫數(shù)據(jù)，每個(gè)扇區(qū)獨(dú)立加密，具備更好的安全性。
　　在本設(shè)計(jì)中，選用中國臺(tái)灣Smart-way品牌的125 kHz-K4模塊。該模塊體積小，是專門設(shè)計(jì)用來讀取EM 卡的讀卡模塊，射頻距離約10 cm，外部通信接口采用RS232通信方式，通過電平轉(zhuǎn)換電路后可直接與處理器的UART接口連接。根據(jù)不同的應(yīng)用和需求，可將該模塊更換為RS232通信方式的Mifare(M1)讀寫模塊、遠(yuǎn)距離讀卡模塊、電子標(biāo)簽閱讀器等，應(yīng)用程序根據(jù)模塊生產(chǎn)廠家提供的通信格式對(duì)卡片、電子標(biāo)簽等數(shù)據(jù)載體進(jìn)行讀寫操作。
1.3.3 存儲(chǔ)接口
　　系統(tǒng)使用2片SDRAM-K4S561632H組成32位64 MB的內(nèi)存，以運(yùn)行Linux操作系統(tǒng)和其他臨時(shí)數(shù)據(jù)；使用1片64 MB的NandFlash-K8F1208作為物理存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)系統(tǒng)程序代碼、文件系統(tǒng)、配置參數(shù)等。NandFlash掉電數(shù)據(jù)不丟失，寫（編程）和擦除速度快，適合大數(shù)據(jù)量的讀取。在設(shè)計(jì)中，NandFlash的地址空間分配如圖3所示。

　　圖中，Cramfs為系統(tǒng)的啟動(dòng)根文件系統(tǒng)，是一個(gè)壓縮格式的只讀文件系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)需要訪問某個(gè)位置的數(shù)據(jù)時(shí)，馬上計(jì)算出該數(shù)據(jù)在Cramfs中的位置，將它實(shí)時(shí)地解壓縮到內(nèi)存之中，然后通過對(duì)內(nèi)存的訪問來獲取文件系統(tǒng)中需要讀取的數(shù)據(jù)，節(jié)省了大部分的內(nèi)存空間[3]；Yaffs2文件系統(tǒng)是一種專門針對(duì)NandFlash的可讀寫文件系統(tǒng)，在意外斷電等情況下不會(huì)丟失數(shù)據(jù),此處用于保存人員檔案數(shù)據(jù)、照片、RFID信息、系統(tǒng)配置參數(shù)等。
1.3.4 其他接口
　　采用簡單的4×4矩陣鍵盤和128×64字符型液晶FM12864M作為人機(jī)界面，以減少系統(tǒng)成本。
　　系統(tǒng)的電源采用模塊開關(guān)電源，輸出+5V/3A和+12 V/1.2 A兩組電源，用于控制系統(tǒng)供電和電鎖供電。UPS電源可用于門禁系統(tǒng)中，以便在市電斷開的情況下能繼續(xù)維持整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，提高門禁安全性。
2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
　　在嵌入式系統(tǒng)中，Linux操作系統(tǒng)以源代碼開放、可裁剪、占用內(nèi)存少、效率高、穩(wěn)定、良好的移植性、優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)功能、對(duì)各種文件系統(tǒng)完備的支持和標(biāo)準(zhǔn)豐富的API等眾多優(yōu)點(diǎn)，成為嵌入式軟件平臺(tái)的首選[4]。本設(shè)計(jì)采用Linux-2.6.22為內(nèi)核的Linux操作系統(tǒng)為軟件平臺(tái)，在此基礎(chǔ)上編寫系統(tǒng)需要的各種驅(qū)動(dòng)程序和應(yīng)用程序。
2.1? USB攝像頭驅(qū)動(dòng)的移植
　　開源驅(qū)動(dòng)spca5xx/gspca提供了對(duì)大部分主流攝像頭的支持，還為攝像頭提供了一個(gè)完整的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序，即servfox和spcaview程序，通過在Linux服務(wù)器端運(yùn)行servfox，即可實(shí)時(shí)顯示客戶端spcaview程序采集USB攝相頭視頻流。由于gspca驅(qū)動(dòng)不支持本系統(tǒng)采用的“羅技靈迅版”USB攝像頭型號(hào)，所以要添加修改相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序。gspca驅(qū)動(dòng)程序的核心代碼是gspca_core.c和gspca.h兩個(gè)文件，包括了設(shè)備注冊(cè)、注銷、各種操作方法集(定義了所支持的攝像頭設(shè)備列表，設(shè)備檢測和初始化，設(shè)備打開、參數(shù)設(shè)置、關(guān)閉等各種操作函數(shù)) [5]。由于“羅技靈迅版”的VendorID（0x046d, 0x08af）、DSP型號(hào)(ZC3XX)、CMOS傳感器型號(hào)(SENSOR_HV7131R)在gspca.h中均有定義,也有相關(guān)的芯片頭文件,因此,只需改動(dòng)gspca_core.c，把Easy/Cool攝像頭的信息加入到其中即可。在攝像頭型號(hào)檢測的函數(shù)spcaDetectCamera( )中添加如下代碼：
　　case 0x08af:
　　　　spca50x->desc =LogitechQC_EasyCool;
　　　　spca50x->bridge = BRIDGE_ZC3XX;
　　　　spca50x->sensor = SENSOR_HV7131B;
　　break;
　　即完成了對(duì)未知USB攝像頭型號(hào)的擴(kuò)展使用。
2.2? RFID數(shù)據(jù)采集與處理
　　RFID數(shù)據(jù)采集與處理流程圖如圖4所示。人員檔案數(shù)據(jù)（如姓名、門禁權(quán)限等）統(tǒng)一存儲(chǔ)在一個(gè)file.txt的文件中，作為數(shù)據(jù)識(shí)別進(jìn)程的數(shù)據(jù)依據(jù)。假設(shè)采集到的RFID卡片ID信息為：1123776758，執(zhí)行如下查找程序：
　　system('grep 1123776758 /user/file.txt');