摘要：提出了一種可配置,、功耗低的門禁監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計方案,，該方案基于ARM9與Linux相結(jié)合的軟硬件平臺，同時結(jié)合CGI技術(shù)實現(xiàn),。系統(tǒng)由前端撮像頭,，讀卡器，門禁控制器以及客戶端組成,。人員出入的時候,，經(jīng)刷卡后將卡內(nèi)信息傳輸?shù)介T禁控制器，門禁控制器檢測卡權(quán)限是否合法以決定是否開門,，同時控制前端攝像頭攝錄圖片傳輸?shù)介T禁控制器存儲并進(jìn)行日志記錄,。用戶可以在客戶端通過Internet訪問門禁控制器，進(jìn)行人員信息的錄入和日志訪問等,。與傳統(tǒng)方法相比,，該方案設(shè)計在易操作和低成本上具有明顯優(yōu)勢。
關(guān)鍵詞：嵌入式,；門禁,；ARM9；CGI,；boa服務(wù)器,；Berkeley DB

    門禁，又稱出入管理控制系統(tǒng),，是一種管理人員進(jìn)出的數(shù)字化管理系統(tǒng),。目前，隨著工業(yè)自動化的發(fā)展和人們對應(yīng)用需求的不斷提高,，門禁監(jiān)控系統(tǒng)得到了越來越多的應(yīng)用,，但傳統(tǒng)的門禁監(jiān)控系統(tǒng)一般采用門禁控制和視頻圖片攝錄相分離的實現(xiàn)辦法，這給現(xiàn)場布線帶來了很多的不便,，同時其成本也會大大提高,。
    在該方案中提到的基于ARM9與Linux的嵌入式門禁監(jiān)控系統(tǒng)集門禁控制和圖片攝錄功能于一體，并詳細(xì)描述了其系統(tǒng)的軟件設(shè)計,。
    本門禁系統(tǒng)使用B／S軟件架構(gòu),，采用嵌入式服務(wù)器boaserver，結(jié)合CGI技術(shù),，嵌入式數(shù)據(jù)庫以及嵌入式圖形庫來實現(xiàn)門禁系統(tǒng)的需求,。

1 系統(tǒng)工作原理及組成
1．1 系統(tǒng)工作原理
    本門禁監(jiān)控系統(tǒng)采用B／S架構(gòu)(Browser／Server，瀏覽器／服務(wù)器模式),，基于B／S架構(gòu)工作的門禁監(jiān)控系統(tǒng)首先是一個具有以太網(wǎng)接口的門禁控制器,；其次，這個門禁控制器內(nèi)置了以太網(wǎng)TCP／IP協(xié)議和WEB服務(wù)程序,；用戶在系統(tǒng)連接時可以把門禁控制器看作是一臺帶有寬帶網(wǎng)絡(luò)接口的計算機,，將其直接接入到網(wǎng)絡(luò)交換機上。用戶進(jìn)行門禁管理時不需要安裝任何附加的軟件，直接通過瀏覽器就可以實現(xiàn)對門禁系統(tǒng)的管理,，操作方便簡潔,。
1．2 系統(tǒng)組成
    如圖1所示，系統(tǒng)服務(wù)器端由基于ARM9的門禁控制器,、讀卡器,、電鎖、前端攝像頭等組成,，當(dāng)有人員進(jìn)出大門刷卡時,，讀卡器就能感應(yīng)到有卡并將卡中的信息發(fā)送到門禁控制器，門禁控制器進(jìn)行卡合法性檢查,，通過讀取用戶數(shù)據(jù)庫,，查看此卡號是否有對應(yīng)的持卡人信息，如果存在的話,，則檢查此卡對應(yīng)的權(quán)限信息,，一切匹配成功后，決定是否進(jìn)行開門動作,。從而保證了系統(tǒng)的安全性,。此時門禁控制器進(jìn)行的操作還有圖像攝錄操作，即在開門動作的同時通過前端的攝像頭攝錄圖片,，傳送到相應(yīng)的存儲設(shè)備,，供用戶訪問。

    客戶端可以通過瀏覽器遠(yuǎn)程對門禁控制器即服務(wù)器端進(jìn)行訪問及相應(yīng)的權(quán)限操作,，可實現(xiàn)用戶信息錄入及授權(quán)管理,，硬件設(shè)置，出入圖像監(jiān)控,，房門開啟,，數(shù)據(jù)瀏覽等功能。圖1為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型,。

2 門禁控制器硬件設(shè)計
    本系統(tǒng)采用ATMEL公司的AT91RM9200(以下簡稱9200)作為MCU,，該處理器基于ARM920T內(nèi)核，工作主頻為180MHz,，性能可達(dá)到200 MI／S,，系統(tǒng)采用開源的LINUX OS。內(nèi)核版本為2．6．25,，系統(tǒng)采用1片Nor-Flash,，容量為64 MB，2片SDRAM,，容量分別為32 MB,。如圖2所示,，本門禁控制器以ARM9200為核心，同時連接的還有LCD控制器,，可連接顯示屏,，方便用戶調(diào)試。另外,，本門禁系統(tǒng)最多可連接256臺讀卡器及對應(yīng)攝像頭,。系統(tǒng)硬件組成示意圖如圖2所示,。

3 系統(tǒng)軟件架構(gòu)設(shè)計
    整個系統(tǒng)分為前后臺兩部分,，后臺監(jiān)控程序會時刻監(jiān)控讀卡器是否有刷卡信息，并對刷卡信息作出響應(yīng),，前臺則通過boa服務(wù)器調(diào)用CGI服務(wù)程序響應(yīng)客戶端訪問請求,。系統(tǒng)功能模型如圖3所示。

3．1 前臺設(shè)計
    系統(tǒng)前臺主要由運行在門禁控制器上的boa Server服務(wù)器和CGI服務(wù)程序構(gòu)成,，boa server會時刻監(jiān)視是否有遠(yuǎn)程用戶的訪問,，當(dāng)有客戶端訪問請求到達(dá)后，會通過boa server配置文件到相應(yīng)目錄下去調(diào)用對應(yīng)的CGI服務(wù)程序,，在處理完成后,，boa server將處理結(jié)果返回給客戶端。
3．1．1 CGI簡介及工作原理
    CGI全稱是“通用網(wǎng)關(guān)接口”(Colnnlon Gateway Interface),，是一種基于瀏覽器的輸入并在Web服務(wù)器上運行的程序方法,。
    CGI的工作原理，首先瀏覽器通過HTML表單或超鏈接請求指上一個CGI應(yīng)用程序的URL,。服務(wù)器接收收到請求后,，執(zhí)行所指定的CGI應(yīng)用程序。CGI應(yīng)用程序執(zhí)行所需要的操作(通常是基于瀏覽者輸入的內(nèi)容),，并把結(jié)果格式化為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器和瀏覽器能夠理解的文檔(通常是HTML網(wǎng)頁),。最后，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器把結(jié)果返回到瀏覽器中,。
3．1．2 嵌入式服務(wù)器boa server
    boa Server是一種小型單任務(wù)嵌入式服務(wù)器,，支持CGI，可執(zhí)行代碼只有60 kB左右,，體積小,，速度快，安全性好,，能夠滿足本項目的開發(fā),。boa服務(wù)器需要交叉編譯為可在ARM平臺下運行的程序。在pc環(huán)境下,，運用交叉編譯器arm-linux-gcc對boa server進(jìn)行交叉編譯后,，需要修改其配置文件boa．conf,，關(guān)鍵配置有創(chuàng)建日志文件所在目錄，創(chuàng)建HTML文檔的主目錄,，將靜態(tài)網(wǎng)頁存入該目錄下,，創(chuàng)建CGI腳本所在目錄，將cgi的腳本存放在該目錄下,。
3．2 后臺設(shè)計
    當(dāng)系統(tǒng)運行后,，門禁控制器會一直運行主監(jiān)控程序，主監(jiān)控程序存在兩種工作方式,，分別為調(diào)試模式和監(jiān)控模式,。
3．2．1 調(diào)試模式
    在調(diào)試模式下，可以對門禁控制器進(jìn)行一些基本的設(shè)置：包括有門禁控制器的IP設(shè)置,，系統(tǒng)管理員用戶名及密碼設(shè)置,，卡權(quán)限設(shè)置等操作，在此部分,，需要配合圖形環(huán)境方便調(diào)試,，本系統(tǒng)采用minigui嵌入式圖形庫。
    MiniGUI下的通訊是一種類似于Win32的消息機制,，是由某公司開發(fā)的自由軟件,，遵循LGPL協(xié)議，可以為嵌入式linux系統(tǒng)建立的一個快速,，穩(wěn)定和輕量級的圖形用戶界面支持系統(tǒng),。
3．2．2 監(jiān)控模式
    在工作模式下，后臺駐留程序會時刻監(jiān)視是否有刷卡信息,，在檢測到刷卡信息后,，后臺駐留程序通過訪問數(shù)據(jù)庫進(jìn)行卡信息的比對，只有當(dāng)比對通過后,，方可進(jìn)行門打開動作,。
    由于在開門的同時，需要保存圖片至數(shù)據(jù)庫,，而此時,，可能會存在客戶端對系統(tǒng)存儲圖片的訪問，這會造成對相同數(shù)據(jù)庫的訪問沖突,，所以系統(tǒng)在接收到客戶端訪問系統(tǒng)存儲圖片請求的時候,，前端CGI服務(wù)程序通過命名管道的進(jìn)程間通信方式和后臺監(jiān)控程序通信，以獲得數(shù)據(jù)庫訪問句柄,，在客戶端訪問結(jié)束后,，前端CGI服務(wù)程序會釋放數(shù)據(jù)庫句柄。
    本系統(tǒng)中由于涉及到頻繁的數(shù)據(jù)庫存取操作,，基于ARM9的硬件平臺,，選用數(shù)據(jù)庫為Berkeley DB數(shù)據(jù)庫,，Berkeley DB是歷史悠久的嵌入式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，主要應(yīng)用在UNIX／LINUX操作系統(tǒng)上,，其設(shè)計思想是簡單,、小巧、可靠,、高性能,，滿足本系統(tǒng)的需求。

4 系統(tǒng)軟件功能模塊設(shè)計
4．1 用戶信息錄入及授權(quán)管理
    用戶信息錄入及授權(quán)管理由具有管理員權(quán)限的用戶設(shè)置,，在客戶端,，具有管理員權(quán)限的用戶通過瀏覽器輸入管理員用戶名及密碼，發(fā)送至門禁控制器,，門禁控制器在接受到請求后,，通過調(diào)用相應(yīng)的CGI服務(wù)程序，檢驗權(quán)限是否合法,，確定合法后，進(jìn)入下一級頁面,，在此頁面可以完成用戶信息錄入及授權(quán)管理,。
    主要完成的功能有錄入用戶個人信息，及與特定卡綁定,，同時授予其卡的權(quán)限,，在用戶刷卡開門的時候，首先檢查卡是否有對應(yīng)的持卡人信息以及持卡人信息是否與系統(tǒng)定義的格式吻合,，這樣可以防止非法卡的使用,。如果這一步匹配成功的話，接下來檢查的是卡所對應(yīng)的權(quán)限信息,，包括有此卡可以控制哪些大門的開啟及在哪些時間段可以控制,。
4．2 數(shù)據(jù)瀏覽
    系統(tǒng)注冊用戶可以在客戶端瀏覽系統(tǒng)授權(quán)信息，同時只有管理員權(quán)限的用戶才可以對系統(tǒng)注冊用戶進(jìn)行刪除,。
4．3 硬件設(shè)置
    管理員用戶可以在客戶端對門禁控制器系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程測試和設(shè)置,。分別為根據(jù)門禁控制器地址檢測控制器狀態(tài)，對門禁控制器設(shè)置當(dāng)前時間和星期,，讀取當(dāng)前控制器時間,，開門延時，手動開門,，編輯和讀取設(shè)備名稱,，清空授權(quán)文件，清空刷卡記錄等功能,。
4．4 圈像監(jiān)控
    當(dāng)持卡人在進(jìn)行大門開啟的時候,，門禁控制器會將合法的刷卡信息記錄如數(shù)據(jù)庫,，并將刷卡瞬間的圖像保存為jpg圖片存入門禁控制器的存儲設(shè)備中，系統(tǒng)注冊用戶可以在客戶端通過瀏覽器,，對門禁控制器所保存的圖片進(jìn)行瀏覽,。系統(tǒng)日志界面如圖4所示。

4．5 后臺服務(wù)
    門禁控制器啟動后,，通過持續(xù)檢測讀卡器是否有信號以驗證是否需要進(jìn)行大門的開啟,，當(dāng)檢測到讀卡器有刷卡消息時，通過讀取卡內(nèi)信息,，調(diào)用相應(yīng)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行匹配,，若匹配成功，則一方面攝錄此刻圖像,，保存到數(shù)據(jù)庫相應(yīng)目錄,，房門打開；若不成功,，則發(fā)出報警信號,，操作者無法打開房門。

5 結(jié)束語
    門禁監(jiān)控系統(tǒng)有效保障了企事業(yè)單位的安全,?；贏RM9與linux的嵌入式門禁監(jiān)控系統(tǒng)具有穩(wěn)定、可配置的特性,，支持基于Internet的數(shù)據(jù)傳輸,，系統(tǒng)采用B／S架構(gòu)體系，用戶通過瀏覽器訪問系統(tǒng)的工作方式,。該方案詳細(xì)敘述了實現(xiàn)此門禁監(jiān)控系統(tǒng)的軟件思想,，并對實現(xiàn)過程進(jìn)行了詳細(xì)的描述。目前,，該方案在生產(chǎn)和科研中已經(jīng)投入使用,。隨著嵌入式技術(shù)的發(fā)展，門禁監(jiān)控系統(tǒng)的性能會得到更進(jìn)一步地提高,。