基于AT91SAM9260的智能保密柜設(shè)計方案

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等缺點，若能實現(xiàn)對物品的智能管理，自動記錄物品日志，勢必能提高保密柜管理的質(zhì)量和效率。

　　本文基于工業(yè)級AT91SAM9260處理器設(shè)計了一個智能保密柜嵌入式控制系統(tǒng)。系統(tǒng)采用指紋比對進行物品權(quán)限的管理，拍照系統(tǒng)自動記錄物品出入情況，系統(tǒng)具有報警功能。該系統(tǒng)嵌入了高性能、多任務(wù)的實時操作系統(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，保證了系統(tǒng)的可靠性和實時性。

　　1 系統(tǒng)硬件設(shè)計

　　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機可對下位智能保密柜的狀態(tài)和物品記錄信息等進行查詢。下位智能保密柜由智能控制計算機、雙屏讀寫器、攝像頭、指紋儀、狀態(tài)燈、數(shù)字鍵盤、振動傳感器、電控鎖和報警器等部件組成，其功能如下：攝像頭用于對保密柜使用人員進行抓拍操作;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，輸入柜門號;顯示屏用于顯示操作結(jié)果;報警器用于當(dāng)發(fā)生非法操作時報警;雙頻讀寫器用于采集涉密載體上雙頻標簽的數(shù)據(jù);振動傳感器用于傳感柜體振動信號，防止非法入侵;智能控制計算機用于控制柜內(nèi)所有設(shè)備，保證智能保密柜能夠脫離上位機獨立運行。

　　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)通過指紋比對和相應(yīng)授權(quán)信息開啟柜門，同時攝像頭對使用者進行拍照。使用者此時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RFID讀寫器采集柜內(nèi)物品信息，并與前次信息對比，自動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)將開門時間、使用者圖像、借出和歸還物品等相關(guān)信息記錄到存儲區(qū)。管理員可以通過上位PC隨時查詢物品借出和歸還的詳細記錄。該系統(tǒng)還提供非正常情況下的報警功能，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個通用同步/異步收發(fā)器(USART)、2個兩線異步收發(fā)器(UARTs)、主/從串行外圍接口(SPI)，以及1個三通道16 b定時控制器(TC)、2個兩線接E1(TWI)、4個10 b ADC、3個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主機端口。ARM輸出的電控鎖和報警器控制信號，經(jīng)過ULN2003A運放芯片控制直流小繼電器，驅(qū)動電控鎖和報警器工作。振動傳感器通過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。