基于以太网的门禁控制系统的实现

宫业芹

（日照广播电视大学，山东 日照 276826）

基于以太网的门禁控制系统的实现

宫业芹

（日照广播电视大学，山东 日照 276826）

本文设计了一种基于以太网的门禁控制系统。该系统以CP2200为以太网控制芯片，以μC-OS为嵌入式操作系统。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。

以太网；CP2200；门禁；TCP/IP

一、引言

目前，利用通信技术、计算机技术和自动化技术建立高效、完善的安全技术防范系统已成为现代生活的必然要求。安全技术防范系统迈入微机化和网络化已是大势所趋。门禁控制系统是安全技术防范系统的重要组成部分，它是解决重要部门出入口实现安全防范管理的有效措施，适用于银行、宾馆、机房、仓库、机要室、办公室、智能化小区、大厦、工厂等各种场合。 门禁控制系统是指采用现代电子与信息技术，在建筑物内外的出入口对人（或物）的进、出，实施放行、拒绝、记录和报警等操作的一种电子自动化系统，通常又叫通道控制系统。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。网络型门禁是指基于TCP/IP协议进行数据传输的门禁系统，控制中心服务器与前端控制器都采用网络化结构，管理系统中各服务器和工作站（PC）之间也都通过网络进行数据传输.只要指定了固定IP服务器，只需通过互联网便可远程查看人员进出的实时录像和刷卡记录，只要具备管理权限，通过客户端软件亦可对前台和门禁进行远程控制。门禁控制器的功能已不再仅仅完成单一的门禁功能，而是同时具有门禁、防盗报警、区域人数统计、远程确认开门等多种基本功能，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。本文给出了一种基于以太网的门禁控制系统的设计方案，采用CP2200为以太网控制芯片，以μC-OS为嵌入式操作系统，通过TCP/IP协议栈实现了门禁控制的功能。该系统的前端设备为各种出入口目标的识别装置和门锁启闭装置 （执行机构），传输方式一般采用专线或网络传输，系统的终端为显示/控制/通信设备，可采用独立的控制器，也可以通过计算机网络对各种控制器实施集中监控。门禁控制系统还要与防盗报警系统、视频监控系统和消防系统联动，才能有效地实现安全防范。

二、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。

三、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，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，可以用于飞机、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32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。

四、门禁控制系统硬件原理

基于以太网的门禁控制终端的基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1 系统硬件框图

图2 网络部分原理图

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。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WatchDog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。门禁控制器具备的基本功能可以概括为：1）读卡方式支持RS232、wiegand等读卡器；2）权限判断支持本地权限判断及网络权限判断；3）开门方式支持常开、常闭、密码、卡+密码及远程控制开门等多种方式；4）数据记录可保存最少一万条持卡人和18万条刷卡记录；5）区域防跟随，防潜回；6）支持持卡人任何分组；7）强大的日程表管理功能，任意设置一天时间段；8）多种告警，并可分别设置是否启用，如门开超时、防拆、防撬等；9）事件记录实时主动上传；10）掉电数据保存十年以上。

五、门禁控制系统软件设计

（一）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。实现代码如下。

（二）门禁控制系统软件实现

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。

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。

六、结束语

本系统主要应用于实时性、安全性要求高，用户量、信息量大的领域，如政府机关、公检法、医疗卫生、机场海关、公交地铁、银行、酒店、学校、平安城市等场合。系统经过测试，运行良好，具有比较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，本系统性能也需要随之进一步加强和完善，并达到一个较理想的水平。

陆永宁.非接触IC卡原理与应用［M］.北京：电子工业出版社，2006.

TP273

A

1008—3340（2011）01—0053—03

2010-01-15

宫业芹（1972—），女（汉），山东省日照市人，日照广播电视大学讲师，本科，主要从事计算机教学。研究方向：计算机网络。