智能門禁控制以太網接口電路設計詳解

　　數字安防系統綜合利用了現代傳感技術、數字信息處理技術、計算機技術、多媒體技術和網絡技術，能夠實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禁、CCTV視頻監控及防盜報警3個子系統，各子系統通過監控網、信息網、電話網、電視網等不同類型的網絡互聯互通，達到協調運行、綜合管理的目的。

　　門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禁系統數據庫，實現系統聯動，因此，門禁系統在數字安防系統中占有重要地位。門禁控制器作為整個門禁控制系統的核心，完成現場數據的采集、處理、傳輸等重要工作。傳統的門禁控制器通常采用單片機開發，采用串行通信接口向遠程上位機傳送數據，多個門禁控制器往往組成RS485(＄49.9800)網絡。本文提出的采用嵌入式技術開發的帶有以太網通信接口的全新門禁控制器架構，其CPU采用基于ARM7TDMI內核的三星S3C44B0X，以uCLinux作為嵌入式操作系統，在Linux操作系統環境下完成應用軟件的開發及交叉編譯。由于網絡在門禁系統及整個數字安防系統中起到越來越重要的作用，因此本文重點論述嵌入式智能門禁控制器以太網通信接口的開發。與目前的基于現場總線的控制網絡相比，基于工業以太網技術的控制網絡是一種低成本、高性能的控制網絡解決方案。以太網應用于企業現場設備控制層是網絡發展的趨勢，將極大地促進信息從傳感器到管理層的集成。

　　智能門禁控制器的總體設計

　　智能門禁控制系統由上位機、控制器、讀卡器、電鎖、門磁、識別卡和出門按鈕等組成。系統結構如圖1所示。

　　圖1 門禁控制系統示意圖

　　門禁控制系統的工作過程是：從控制中心即上位機經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/入門方式等，完成系統初始化工作；通常情況下門禁控制器處于等待狀態，當有人刷卡時讀卡器通過標準的Wiegand接口將卡號傳輸到門禁控制器，控制器中采集數據的中斷服務程序將當前卡號、卡片狀態、當前時間、控制模式等信息與初始化信息進行比較，得出準許與否的結果，該結果又被送到讀卡器中，向讀卡人發出聲光指示。當比較結果為準許時，控制器通過繼電器驅動電控鎖使之退出鎖門狀態。

　　依據以上工作過程設計出的門禁控制器總體框架如圖2所示。

　　圖2 門禁控制器總體結構

　　智能門禁控制器以太網接口硬件電路

　　本文采用由S3C44B0X和RTL8019AS組成的智能門禁控制器以太網接口方案。作為一款優秀的網絡控制器，基于S3C44B0X處理器的系統必須要有以太網接口電路才能發揮其網絡應用的特長。以太網接口電路主要由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，以提供以太網的接入通道。這里選擇Realted公司生產的高度集成的以太網控制器芯片RTL8019AS。此芯片支持IEEE802.3；支持8bit或16bit數據總線；內置16KB的SRAM，用于收發緩沖；全雙工，收發同時達到10Mb/s；支持10Base5、10Base2、10BaseT，并能自動檢測所連接的介質。數據的發送校驗，總線數據包的碰撞檢測與避免是由 RTL8019AS自己完成的。設計出的以太網接口電路圖如圖3所示。

　　圖3 以太網接口電路

　　信號的發送和接收端通過網絡隔離變壓器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，從而組成了以太網信號傳輸的硬件通道。