智能門禁控制以太網(wǎng)接口電路設(shè)計(jì)詳解

　　數(shù)字安防系統(tǒng)綜合利用了現(xiàn)代傳感技術(shù)、數(shù)字信息處理技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)社區(qū)各種安防信息的采集、處理、傳輸、顯示和高度集成共享。數(shù)字安防系統(tǒng)包括門禁、CCTV視頻監(jiān)控及防盜報(bào)警3個(gè)子系統(tǒng)，各子系統(tǒng)通過監(jiān)控網(wǎng)、信息網(wǎng)、電話網(wǎng)、電視網(wǎng)等不同類型的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通，達(dá)到協(xié)調(diào)運(yùn)行、綜合管理的目的。

　　門禁控制系統(tǒng)主要起到出入口管理的功能，并可將防盜報(bào)警信息、CCTV報(bào)警信息、消防信號(hào)等集成到門禁系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，因此，門禁系統(tǒng)在數(shù)字安防系統(tǒng)中占有重要地位。門禁控制器作為整個(gè)門禁控制系統(tǒng)的核心，完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集、處理、傳輸?shù)戎匾ぷ?。傳統(tǒng)的門禁控制器通常采用單片機(jī)開發(fā)，采用串行通信接口向遠(yuǎn)程上位機(jī)傳送數(shù)據(jù)，多個(gè)門禁控制器往往組成RS485(＄49.9800)網(wǎng)絡(luò)。本文提出的采用嵌入式技術(shù)開發(fā)的帶有以太網(wǎng)通信接口的全新門禁控制器架構(gòu)，其CPU采用基于ARM7TDMI內(nèi)核的三星S3C44B0X，以uCLinux作為嵌入式操作系統(tǒng)，在Linux操作系統(tǒng)環(huán)境下完成應(yīng)用軟件的開發(fā)及交叉編譯。由于網(wǎng)絡(luò)在門禁系統(tǒng)及整個(gè)數(shù)字安防系統(tǒng)中起到越來越重要的作用，因此本文重點(diǎn)論述嵌入式智能門禁控制器以太網(wǎng)通信接口的開發(fā)。與目前的基于現(xiàn)場總線的控制網(wǎng)絡(luò)相比，基于工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的控制網(wǎng)絡(luò)是一種低成本、高性能的控制網(wǎng)絡(luò)解決方案。以太網(wǎng)應(yīng)用于企業(yè)現(xiàn)場設(shè)備控制層是網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的趨勢，將極大地促進(jìn)信息從傳感器到管理層的集成。

　　智能門禁控制器的總體設(shè)計(jì)

　　智能門禁控制系統(tǒng)由上位機(jī)、控制器、讀卡器、電鎖、門磁、識(shí)別卡和出門按鈕等組成。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　　圖1 門禁控制系統(tǒng)示意圖

　　門禁控制系統(tǒng)的工作過程是：從控制中心即上位機(jī)經(jīng)通信接口向控制器傳輸事先設(shè)置好的各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)，如使用人員信息、出/入門方式等，完成系統(tǒng)初始化工作；通常情況下門禁控制器處于等待狀態(tài)，當(dāng)有人刷卡時(shí)讀卡器通過標(biāo)準(zhǔn)的Wiegand接口將卡號(hào)傳輸?shù)介T禁控制器，控制器中采集數(shù)據(jù)的中斷服務(wù)程序?qū)?dāng)前卡號(hào)、卡片狀態(tài)、當(dāng)前時(shí)間、控制模式等信息與初始化信息進(jìn)行比較，得出準(zhǔn)許與否的結(jié)果，該結(jié)果又被送到讀卡器中，向讀卡人發(fā)出聲光指示。當(dāng)比較結(jié)果為準(zhǔn)許時(shí)，控制器通過繼電器驅(qū)動(dòng)電控鎖使之退出鎖門狀態(tài)。

　　依據(jù)以上工作過程設(shè)計(jì)出的門禁控制器總體框架如圖2所示。

　　圖2 門禁控制器總體結(jié)構(gòu)

　　智能門禁控制器以太網(wǎng)接口硬件電路

　　本文采用由S3C44B0X和RTL8019AS組成的智能門禁控制器以太網(wǎng)接口方案。作為一款優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)控制器，基于S3C44B0X處理器的系統(tǒng)必須要有以太網(wǎng)接口電路才能發(fā)揮其網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的特長。以太網(wǎng)接口電路主要由MAC控制器和物理層接口（physical layer， PHY）組成。S3C44B0X片內(nèi)已有帶MII（media independent interface）接口的MAC控制器，故只需再外接一片物理層芯片，以提供以太網(wǎng)的接入通道。這里選擇Realted公司生產(chǎn)的高度集成的以太網(wǎng)控制器芯片RTL8019AS。此芯片支持IEEE802.3；支持8bit或16bit數(shù)據(jù)總線；內(nèi)置16KB的SRAM，用于收發(fā)緩沖；全雙工，收發(fā)同時(shí)達(dá)到10Mb/s；支持10Base5、10Base2、10BaseT，并能自動(dòng)檢測所連接的介質(zhì)。數(shù)據(jù)的發(fā)送校驗(yàn)，總線數(shù)據(jù)包的碰撞檢測與避免是由 RTL8019AS自己完成的。設(shè)計(jì)出的以太網(wǎng)接口電路圖如圖3所示。

　　圖3 以太網(wǎng)接口電路

　　信號(hào)的發(fā)送和接收端通過網(wǎng)絡(luò)隔離變壓器FC-518LS和RJ45接口接入RTL8019AS，RTL8019AS也帶有MII接口，可通過次接口再與S3C44B0X所帶MII接口相連，從而組成了以太網(wǎng)信號(hào)傳輸?shù)挠布ǖ馈?/p>