基于AT91SAM9260的智能保密柜設(shè)計(jì)方案

引言

　　金屬保密柜管理模式存在人為因素的安全隱患和記錄信息不夠詳細(xì)等缺點(diǎn)，若能實(shí)現(xiàn)對(duì)物品的智能管理，自動(dòng)記錄物品日志，勢(shì)必能提高保密柜管理的質(zhì)量和效率。

　　本文基于工業(yè)級(jí)AT91SAM9260處理器設(shè)計(jì)了一個(gè)智能保密柜嵌入式控制系統(tǒng)。系統(tǒng)采用指紋比對(duì)進(jìn)行物品權(quán)限的管理，拍照系統(tǒng)自動(dòng)記錄物品出入情況，系統(tǒng)具有報(bào)警功能。該系統(tǒng)嵌入了高性能、多任務(wù)的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)Linux，該操作系統(tǒng)具備源代碼開放，內(nèi)核體積小，占用系統(tǒng)資源少等優(yōu)點(diǎn)，保證了系統(tǒng)的可靠性和實(shí)時(shí)性。

　　1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　1.1 智能保密柜硬件結(jié)構(gòu)

　　智能保密柜系統(tǒng)由上位PC和下位智能保密柜組成，其硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　　上位PC機(jī)可對(duì)下位智能保密柜的狀態(tài)和物品記錄信息等進(jìn)行查詢。下位智能保密柜由智能控制計(jì)算機(jī)、雙屏讀寫器、攝像頭、指紋儀、狀態(tài)燈、數(shù)字鍵盤、振動(dòng)傳感器、電控鎖和報(bào)警器等部件組成，其功能如下：攝像頭用于對(duì)保密柜使用人員進(jìn)行抓拍操作;刷卡器用于保密柜使用人員可刷卡打開相應(yīng)權(quán)限的柜門;指紋讀頭用于提供更高級(jí)別的生物權(quán)限管理柜門;數(shù)字鍵盤用于當(dāng)保密柜使用人員擁有多柜門權(quán)限時(shí)，輸入柜門號(hào);顯示屏用于顯示操作結(jié)果;報(bào)警器用于當(dāng)發(fā)生非法操作時(shí)報(bào)警;雙頻讀寫器用于采集涉密載體上雙頻標(biāo)簽的數(shù)據(jù);振動(dòng)傳感器用于傳感柜體振動(dòng)信號(hào)，防止非法入侵;智能控制計(jì)算機(jī)用于控制柜內(nèi)所有設(shè)備，保證智能保密柜能夠脫離上位機(jī)獨(dú)立運(yùn)行。

　　物品使用者在借出和歸還物品前，先通過指紋采集器輸入指紋，中央控制系統(tǒng)通過指紋比對(duì)和相應(yīng)授權(quán)信息開啟柜門，同時(shí)攝像頭對(duì)使用者進(jìn)行拍照。使用者此時(shí)可以取出和歸還物品，當(dāng)關(guān)閉柜門后，中央控制系統(tǒng)啟動(dòng)RFID讀寫器采集柜內(nèi)物品信息，并與前次信息對(duì)比，自動(dòng)得出使用者該次操作借出和歸還的物品;最后中央控制系統(tǒng)將開門時(shí)間、使用者圖像、借出和歸還物品等相關(guān)信息記錄到存儲(chǔ)區(qū)。管理員可以通過上位PC隨時(shí)查詢物品借出和歸還的詳細(xì)記錄。該系統(tǒng)還提供非正常情況下的報(bào)警功能，以提高安全性。

　　1.2 硬件電路層

　　該系統(tǒng)中央控制硬件電路邏輯如圖2所示。

　　中央處理器選用Atmel公司的AT91SAM9260芯片，它基于ARM926EJ-S內(nèi)核的32位處理器，工作頻率為190 MHz，指令運(yùn)行速度為210 MIPS，內(nèi)帶8 KB指令和8 KB的數(shù)據(jù)高速緩存，8 KB的SRAM和32 KB的ROM，可在處理器與總線速度之間單周期訪問。具有豐富的外圍接口，包括USB全速HOST和Device接口、10M/100M BaseT、以太網(wǎng)MAC、圖像傳感器接口、多媒體卡接口(MCI)、同步串行控制器(SSC)、4個(gè)通用同步/異步收發(fā)器(USART)、2個(gè)兩線異步收發(fā)器(UARTs)、主/從串行外圍接口(SPI)，以及1個(gè)三通道16 b定時(shí)控制器(TC)、2個(gè)兩線接E1(TWI)、4個(gè)10 b ADC、3個(gè)32 b并行I/O控制器，外設(shè)采用DMA通道。

　　上位PC通過RJ-45接口電路接入ARM的UART1口，雙頻讀寫器、刷卡器、數(shù)字鍵盤和指紋儀接入RJ-45接口電路，再分別接入ARM的UART2-5口，攝像頭通過USB口連接ARM的USB主機(jī)端口。ARM輸出的電控鎖和報(bào)警器控制信號(hào)，經(jīng)過ULN2003A運(yùn)放芯片控制直流小繼電器，驅(qū)動(dòng)電控鎖和報(bào)警器工作。振動(dòng)傳感器通過74L804反相輸出到ARM的輸入I/O管腳。NANDFLASH直接與ARM的I/O管腳連接。