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摘要:本文介绍了一种基于以太网的门禁监控终端系统的设计与实现。该系统以32位ARM LPC2292为核心处理器,以µC-OS为嵌入式操作系统,利用CP2200作为以太网控制器,实现设备网络化功能。文中重点介绍如何利用CP2200实现系统以太网通讯功能,并给出了具体的软硬件设计。

关键词:以太网CP220000门禁

中图分类号:TP273 文献标识码:A文章编号:1007-9416(2010)01-0000-00

1 引言

TCP/IP协议是目前最流行的国际互联协议,它与以太网的结合称为以太网技术。以太网具有成本低廉、通信速率高、兼容性好[1]等特点,使以太网技术不仅在办公自动化领域得到应用,而且逐渐涉及管理网络、监控网络及现场网络等领域。

随着网络化进程的不断深入,国内市场上的门禁控制器产品逐步由传统型向网络型的门禁系统转变,以满足智能楼宇和智能小区多方面的需求。以太网被应用于门禁系统中以提高通讯速率,突破信道瓶颈是其中的一个趋势和必然要求。本文介绍的采用CP2200为以太网控制芯片,以µC-OS为嵌入式操作系统,实现简单的TCP/IP协议栈。

2 CP2200简介

CP2200是Silabs公司于近期推出的一款48引脚独立以太网控制器。它符合IEEE 802.3协议,支持10M以太网接入,而且仅需很少的外部电路连线就可满足绝大多数嵌入式以太网接口的设计要求,简化了嵌入式以太网接口的设计,减小了占板空间,降低了系统开发成本。

3 µC/OS―II简介

µC/OS是一种专门为嵌入式设备设计的内核,是Jean J.Labmsse先生为68HCll单片机写的[2],是一种免费公开源代码、结构小巧、具有可剥夺内核的ERTOS。µC/OS―II是µC/OS的升级版本,其2.52版通过了美国航空航天管理(FAA)认证,可以用机、航天器等与人性命攸关的控制系统中m21。目前已经被移植到40多种不同结构的CPU上,运行在从8位到“位的各种系统之中。µC/OS―II已经应用在很多领域,比如医疗设备、发动机控制、网络设备、自动提款机及工业机器人等。

4 硬件原理

4.1 系统硬件框图

基于以太网的门禁控制终端的本功能包括非接触射频[3]读卡模块、WG数据输入接口、门磁输入、继电器输及与上位机系统进行高通讯。系统硬件框图如图1所示。

图中上半部分是主处理模块的实现原理框图,包含RAM、FLASH、Mifare one 读卡芯片RC500、EM读卡芯片HTRC110、WG接口、CP2200及继电输出等电路。系统采用了Philips公司生产的32位ARM中的LPC2292为核心,它采用三级流水线指令处理方式,具备执行速度快、支持C语言及多种RTOS(实时多任务操作系统)等特点[2]。图中RTC部分为DS1302的时钟芯片,可以保证系统中的各种日志具备精确的时标。LPC2292自带的Watch Dog电路可以实现在强干扰的环境中,系统程序发生异常或电源波动时,对系统进行复位。系统中应用CP2200作为以太网控制器,原理图如图2介绍以太网接口的设计,主要包括复位引脚、晶振输入、并行接口和与以太网变压器的连接。

门禁控制器是本系统的核心,当有人刷卡时,系统首先判断此卡是否合法,如果合法,则给电控锁开门信号,如果不合法则报警,并且定时把刷卡人的相关信息、开门时间及状态通过以太网上报给上位机。

5 软件设计

5.1 以太网连接过程

以µC/OS―II为基础封装TCP/IP协议栈,实现TCP server和Client功能,并封装类似Windows Socket API的接口函数。本设计中,TCP/IP为服务器端。一次只允许建立一个连接,服务器端监听端口,若发现有新连接到来,关闭旧连接,接受新连接。代码如下。

TTCP_TaskTCP_Init();

while ( 1 ) {

TTCP_TaskTCP_Accept();

TTCP_TaskTCP_Receive();

TCP_Data_Process();

}

5.2 软件实现

5.2.1 初始化CP2200

初始化CP2200时,应首先对其进行硬复位,然后对CP2200进行初始化,最后用CP2200中存有工厂预编程的唯一48位MAC地址,来设定MAC地址。

CP220x_RST (); //硬复位CP2200

CP220x_PHY_Init ();//初始化CP2200

CP220x_MAC_Init ();//设置MAC地址

5.2.2 中断服务程序

根据CP2200的使用手册,在系统中提供一个硬件中断作为CP2200的中断输入,在中断服务程序中记录状态值。代码如下。

CP220x_ClearInt();

CP220x_RxIsr();

CP220x_TxIsr();

6 结语

基于网络的门禁控制终端.充分利用了网络技术的诸多优势.具有良好的可维护性和可扩展性。随着时间的推移和软件设计工具、支撑环境的不断升级.本系统性能也会随之进一步加强和完善,并达到一个较理想的水平。

参考文献

[1] 杨鹏等.工业以太网的发展及其技术特点,微计算机信息[J].2006,22-4:32-24.

[2] Jean J Labrosse.嵌入式实时操作系统斗C/OS―II[M].邵贝贝,译.北京:北京航空航天大学出版社,2003.

[3] 陆永宁.非接触IC卡原理与应用[M].北京:电子工业出版社,2006.

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