智能門(mén)禁控制以太網(wǎng)接口電路設計詳解

　　數字安防系統綜合利用了現代傳感技術(shù)、數字信息處理技術(shù)、計算機技術(shù)、多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，能夠實(shí)現社區各種安防信息的采集、處理、傳輸、顯示和高度集成共享。數字安防系統包括門(mén)禁、CCTV視頻監控及防盜報警3個(gè)子系統，各子系統通過(guò)監控網(wǎng)、信息網(wǎng)、電話(huà)網(wǎng)、電視網(wǎng)等不同類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò )互聯(lián)互通，達到協(xié)調運行、綜合管理的目的。

　　門(mén)禁控制系統主要起到出入口管理的功能，并可將防盜報警信息、CCTV報警信息、消防信號等集成到門(mén)禁系統數據庫，實(shí)現系統聯(lián)動(dòng)，因此，門(mén)禁系統在數字安防系統中占有重要地位。門(mén)禁控制器作為整個(gè)門(mén)禁控制系統的核心，完成現場(chǎng)數據的采集、處理、傳輸等重要工作。傳統的門(mén)禁控制器通常采用單片機開(kāi)發(fā)，采用串行通信接口向遠程上位機傳送數據，多個(gè)門(mén)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(kāi)發(fā)的帶有以太網(wǎng)通信接口的全新門(mén)禁控制器架構，其CPU采用基于A(yíng)RM7TDMI內核的三星S3C44B0X，以uCLinux作為嵌入式操作系統，在Linux操作系統環(huán)境下完成應用軟件的開(kāi)發(fā)及交叉編譯。由于網(wǎng)絡(luò )在門(mén)禁系統及整個(gè)數字安防系統中起到越來(lái)越重要的作用，因此本文重點(diǎn)論述嵌入式智能門(mén)禁控制器以太網(wǎng)通信接口的開(kāi)發(fā)。與目前的基于現場(chǎng)總線(xiàn)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)應用于企業(yè)現場(chǎng)設備控制層是網(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(mén)禁控制器的總體設計

　　智能門(mén)禁控制系統由上位機、控制器、讀卡器、電鎖、門(mén)磁、識別卡和出門(mén)按鈕等組成。系統結構如圖1所示。

　　圖1 門(mén)禁控制系統示意圖

　　門(mén)禁控制系統的工作過(guò)程是：從控制中心即上位機經(jīng)通信接口向控制器傳輸事先設置好的各項運行參數，如使用人員信息、出/入門(mén)方式等，完成系統初始化工作；通常情況下門(mén)禁控制器處于等待狀態(tài)，當有人刷卡時(shí)讀卡器通過(guò)標準的Wiegand接口將卡號傳輸到門(mén)禁控制器，控制器中采集數據的中斷服務(wù)程序將當前卡號、卡片狀態(tài)、當前時(shí)間、控制模式等信息與初始化信息進(jìn)行比較，得出準許與否的結果，該結果又被送到讀卡器中，向讀卡人發(fā)出聲光指示。當比較結果為準許時(shí)，控制器通過(guò)繼電器驅動(dòng)電控鎖使之退出鎖門(mén)狀態(tài)。

　　依據以上工作過(guò)程設計出的門(mén)禁控制器總體框架如圖2所示。

　　圖2 門(mén)禁控制器總體結構

　　智能門(mén)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(mén)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處理器的系統必須要有以太網(wǎng)接口電路才能發(fā)揮其網(wǎng)絡(luò )應用的特長(cháng)。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數據總線(xiàn)；內置16KB的SRAM，用于收發(fā)緩沖；全雙工，收發(fā)同時(shí)達到10Mb/s；支持10Base5、10Base2、10BaseT，并能自動(dòng)檢測所連接的介質(zhì)。數據的發(fā)送校驗，總線(xiàn)數據包的碰撞檢測與避免是由 RTL8019AS自己完成的。設計出的以太網(wǎng)接口電路圖如圖3所示。

　　圖3 以太網(wǎng)接口電路

　　信號的發(fā)送和接收端通過(guò)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(guò)次接口再與S3C44B0X所帶MII接口相連，從而組成了以太網(wǎng)信號傳輸的硬件通道。