文档介绍：基于二代身份证的RFID门禁考勤系统的设计

M CF52233是飞思卡尔公司推出一款主要用于工业控制的32位芯片[ 1] , 具有稳定性好、可靠性高、接口丰富、存储空间大等优点, 并且集成了网络模块, 已经广泛应用于工业控制领域。射频识别是一种非接触式的自动识别技术, 目前已广泛应用于物流、制造、公共信息服务等行业[ 2]。
本系统通过射频模块读取二代身份证的序列号, 然后对该序列号作如下处理: 第一, 使用快速查询方法, 查询MCF52233的Flash中已存储的序列号。若查询成功, 电子门自动打开, 授权刷卡人员进入, 具有门禁的功能。第二, 若门禁控制器处于脱机工作状态, 则ID序列号暂存于Flash 中, 等联机后再把ID序列号和刷卡时间上传到服务器; 若门禁控制器处于联机工作状态, 则把ID 序列号和刷卡时间直接通过网络或USB 接口上传到服务器。
1 系统总体架构
基于二代身份证的RFID门禁考勤系统(以下简称门禁考勤系统)由二代身份证ID采集器、门禁控制器、服务器管理软件和可控电子门组成, 使用二代居民身份证作为电子标签, 无须购买专门的射频卡, 为用户节省成本, 使用方便。
由于门禁控制器脱机工作时, 能够独立识别ID 序列号,因此要预先把ID序列号下载到门禁控制器的F lash 中, 此时需要使用ID采集器预先进行ID序列号的采集。门禁控制器具有以太网和USB接口, 同时支持Type A标准(M ifire 1卡)和Type B 标准(二代身份证) 射频卡, 能根据射频卡上的信息自动识别持卡人是否被授权进入, 从而控制电子门的开和闭; 另外, 它还能记录持卡人进出时间, 具备考勤的功能。图1所示为门禁考勤系统的执行过程。
图1 门禁考勤系统总体框图
2 系统硬件组成
本系统选择80引脚的M CF52233作为主控芯片, 主要是由于该芯片引脚功能比较丰富, 同时包含网络模块、IIC 模块( 用于对时钟芯片PCF8563进行数据传输)和QSPI模块(用于对液晶进行控制)。该芯片虽不包含USB模块, 但可使用飞思卡尔生产的M 68HC908JB8的USB 接口。本系统需实现的功能模块包括: GPIO、UART、QSPI、IIC、PIT、Flash及USB模块[ 1] 。图2 为系统硬件组成框图。
图2 系统硬件组成框图
刷卡记录包括刷卡时间和卡号, 因此使用PCF8563时钟芯片保存系统时间, 同时使用MCF52233内部的定时器( PIT) 模块计时, 以延长PCF8563使用的纽扣电池的寿命。
3 系统软件设计
3. 1 MCU方软件设计
M CU 方软件主要分为两大部分: 身份证信息采集软件和门禁控制器软件。
身份证信息采集软件的主要功能: 对ID序列号进行采集,并上传到服务器方的数据库中。
门禁控制器软件的主要功能: ID 索引表和序列号的写入功能、配置参数信息的写入功能、刷卡识别并开门功能和刷卡信息上传功能。
为了能够在主控芯片的F lash 中快速查询到ID序列号, 本系统对Flash区域进行了重新划分(下文介绍), 其中两区域分别用于存储ID索引表和ID序列号。身份证信息的写入程序主要是将ID索引表和ID 序列号两部分信息写入到门禁控制器中。该信息的写入都要通过握手信号, 以确保正确的信息写入到MCF52233的Flash中。下面主要介绍ID 序列号写入F lash的过程。图3所示为ID序列号写入F lash的执行过程。
图3 ID序列号的写入流程图
配置参数信息的写入流程与ID序列号的写入流程一致, 这里不再描述。
刷卡识别并开门程序主要实现以下功能: 将当前刷卡的ID序列号读出; 检查该ID 序列号的有效性; 若ID序列号有效, 则开电子门并将该刷卡记录存入到Flash中。检查身份证ID有效性的程序主要包括三部分函数: 总的查询函数、根据特征值(由ID序列号累加求和取模得到) 到ID 索引表中取得分组首末地址函数和在分组中查询ID序列号函数。图4所示为查询ID 序列号的总流程图。
图4 查询ID 序列号的总流程图
刷卡信息上传程序主要是将刷卡的信息上传到服务器方入库, 以备查询使用。上传的信息主要包含刷卡时间和ID 序列号。如果每刷一条信息就写入F lash, 则必定对F lash要进行频繁的擦写, 这样会降低系统的效率。为了提高系统效率, 采用临时缓冲区的方法, 只有当刷卡记录满一页, 才写入到Flash中。图5所示为刷卡信息上传流程图。
图5 刷卡信息上传流程图
3. 2 服务器方软件设计
服务器方软件主要实现以下的功能: ID序列号采集功能,对门禁控制器的操作, 人员信息和刷卡信息的数据库操作功能。