基于ARM平台的门禁设计方案.docx

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基于ARM平台的门禁设计方案

第一章.系统概述

1.申明

2.总体设计原则

3.功能概述

第二章.系统组成及网络拓扑图

1.系统组成

2.系统网络拓扑图

3.网络拓扑图说明

第三章.功能设计

1.概述

2.系统总体功能

第四章.系统性能指标设计

1.软硬件平台

2.性能参数

第五章.数据结构设计

1.时间压缩结构定义

2.卡片结构定义

3.时间组结构定义

4.假日组结构定义

5.刷卡纪录结构定义

6.事件纪录结构定义

7.事件纪录详细数据描述

8.外设﹑主控器电路模块工作状态及数据结构

9.设备控制字定义及存储结构

10.通讯协议

11.通讯状态码定义

第一章.系统概述

1.申明

1）本方案只涉及门禁系统总体方案设计，与系统相关的管理软件及设备设计方案将放在其它相关文档内；但本方案将做为管理软件与控制设备的设计依据。

2）一个门禁控制器最多可控制4个门，对于嵌入式或一体式门禁的门点号都只使用“1”。

2.系统总体设计原则

1）功能模块化设计，可自由裁剪或增加。

2）具有通用性和较强的适应性，可适应绝大多数门禁管理需求。

3）系统设计主要针对一般小区﹑写字楼等应用场合；

4）安全耐用，具有较强的抗干扰能力和防雷击能力；可适应各种工作环境。

5）易于施工维护﹑易于使用。

6）管理软件可适应多类门禁（单门（含嵌入式及一体式门禁）及多门门禁﹑CAN通讯方式或TCP/IP通讯方式等）。

7）门禁系统支持混合联网通讯方式（CAN通讯﹑RS485﹑TCP/IP通讯方式混合联网）。

8）门禁控制器可联接电脑也可脱离电脑工作；系统可由多电脑联网工作也可单电脑独立工作；单电脑支持多串口操作。

9）支持M1卡﹑EMID卡﹑HID卡﹑CPU卡及身份证卡等。

3.功能概述

门禁系统功能分为普通功能与增强功能；普通功能能基本满足一般安全性要求的场所（入小区﹑写字楼等），增强功能主要应用于高安全性要求的场所（如银行﹑军械库等）。

普通功能：

1）用户管理（用户注册及权限管理）

2）设备管理

3）报警联动

4）门磁检测

5）刷卡记录查询。

6）考勤管理功能。

7）支持多种方式开门。

增强功能：

1）时间组和假日组管理功能。

2）首卡开门功能。

3）多卡开门功能。

4）双门互锁功能。

5）反潜回功能。

6）胁迫报警功能

7）电子地图功能。

8）拍照功能。

9）网络查询

第二章.系统组成及网络拓扑图

1.系统组成：

门禁系统由电脑﹑门禁控制器﹑读卡器﹑电控锁﹑开门按钮﹑通讯转换器（或交换机）等组成。

2.系统网络拓扑图:

3.网络拓扑图说明：

1）门禁系统支持多电脑联网工作。

2）门禁控制器有CAN通讯及TCP/IP通讯两种模式，管理电脑同时支持这两种通讯模式。

3）门禁控制器有多门及单门之分，管理电脑同时支持多种门禁控制器。

4）管理电脑可扩展视频拍照功能。

第三章功能设计

1.概述

该设计方案里只涉及系统总体功能，管理软件详细功能设计和控制器理机详细功能设计将在其它相关文档里介绍。

2.系统总体功能

序号

功能

功能描述

多电脑联网工作

支持多台电脑组成服务器-客户端模式联网工作；

门禁控制器联机工作与独立工作

门禁控制器可独立工作也可连接电脑工作。

支持多种开门方式

支持密钥开门﹑刷卡开门﹑刷卡+密钥开门﹑电脑远程开门﹑手动按钮开门等。

支持多种联网方式

门禁控制器与电脑可采用CAN通讯方式也可采用TCP/IP通讯方式。

支持多类型卡混用

EMID,M1等多类型卡可混合使用

门未关检测功能

可接入门磁信号检测门开关状态。

消防报警联动功能

可与消防报警联动以控制相关门的开关

考勤功能

可自动统计分析员工上下班情况

时间组和假日组管理功能

可设定不同用户在不同门点﹑不同时间段及假日具有不同的开门权限；也可设定门点在不同时间段具有不同的状态（如常开﹑常闭﹑及开门模式等）。

首卡开门功能

当门设置为首卡开门后，只有首卡刷卡后其它刷卡才起作用。

多卡开门功能

当门设定为多卡开门后，在一定时间内只有刷完设定的卡数量后门才可开启。

双门互锁功能

在通道里安装两道相邻的门，当一扇门打开另一扇门就会锁死。

只有当关上第一扇门，第二扇门才能打开。

反潜回功能（或防尾随功能）

用户进出门都需刷卡且进出刷卡需配对，如进门未刷卡则出门刷卡则无效（有进有出）。

胁迫报警功能

当非法人员胁迫合法人员进入时，被胁迫人员输入胁迫码即可触发胁迫报警。

电子地图功能

由用户加载JPG格式的电子地图并标明好相关门的位置；系统能自动直观地在地图上提示门状态等信息。

拍照功能

联机工作时可支持开门拍照功能。

设备异常检测及提示功能

管理软件及硬件设备可检测各类异常情况并做出相关提示及处理

网络查询

支持网络查询相关数据（查询端无需安装应用软件）

第四章.系统性能指标设计

1.软硬件平台

1）软件平台

操作系统：

WIN2000/WINXP

数据库：

SQLSEVER

管理软件开发语言：

C#；

2）硬件平台

控制机采用STM32F103ZCT6;

CAN/USB转换器采用STM32F103R8,都是32位ARMCORTEX-M3处理器；

STM32F103ZCT6主要参数：

工作电压：

DC2~3.6V

最高工作频率：

72M

FLASH:

256KB

RAM:

48KB

2.系统性能参数

联网系统最大电脑数量：

不限

单台电脑控制器连接数量：

≤63台

控制机卡片存储量：

10万张

脱机存储记录：

10万条

异常事件纪录:

10000条

支持卡片类型:

Mifare1卡﹑EMID卡﹑CPU卡﹑HID卡

1、CAN/USB转换器与控制机通讯方式：

CAN多主通讯模式,通讯速率25kbps

最远通讯距离：

1000米，

电脑与CAN/USB转换器通讯方式：

USB全速通讯方式

2、TCP/IP协议通讯；

第五章.数据结构设计

1.时间压缩结构定义:

如未特别说明，门禁系统时间按以下压缩格式存储。

1）年月日时分秒（4B,16进制）

6Bit4Bit5Bit5Bit6Bit6Bit

年月日时分秒

说明：

a.年份值不得大于63即时间年不得大于2063年。

2）年月日（2B,16进制）

年

月

日

Bit7

Bit6

Bit5

Bit4

Bit3

Bit2

Bit1

Bit0

Bit7

Bit6

Bit5

Bit4

Bit3

Bit2

Bit1

Bit0

高字节

低字节

2.卡片结构定义:

１）目前市面上卡类众多；带数据写入功能的卡称为IC卡,不带数据写入的功能的卡称为ID卡；IC卡又包括接触式IC卡和非接触式IC卡；在一卡通应用系统内主要使用非接触式IC卡；目前在一卡通系通应用领域内非接触式IC卡有Mifare1卡﹑LEGIC卡﹑HIDiCLASS卡﹑CPU卡等；本方案IC卡片设计主要针对主流应用的Mifare1卡;ID卡包括EMID卡﹑HID卡及不能写数据的各类远程卡；针对ID卡都具有唯一标识符ID号的特点，本方案将把所有ID卡当作同一类卡设计；此外如果IC卡不写数据而只读取序列号时也将当ID卡处理。

２）卡片基本信息组成结构表　　　

序列号（固有ID号）

卡号（表面号）

备注

卡片类型

类别

４字节

３字节

２０字节

１字节

1字节

说明：

a.序列号：

卡片序列号来源于卡片内部ID号，序列号将作为本系统的关键索引字段和唯一性标示符；序列号不得有重复，序列号不得为“0”和“FFFFFFFF”。

b.卡号：

人工编写或系统自动编写的一组标示码，本系统采用3个字节来存储卡号，超过3字节的卡号则截取低3个字节，少于3个字节的则在高位补0；卡片卡号原则上不能相同，如出现相同则提醒出错

c.备注：

供用户自行定义用，默认为空值；用户也可以用该字段当附加查询条件。

d.卡片类型：

卡片类型用来表示注册卡片的使用属性，包括普通卡﹑首卡

特权卡﹑工作卡等；卡片类型定义见“控制器卡片存储结构”。

e.类别：

用类别来描述卡片是否可写，类别包括：

IC卡﹑ID卡；

Ox01表示IC类卡，0x03表示ID类卡；当Mifare1卡只读序列号不写数据时也将当做ID类卡。

3）门禁控制器卡片存储结构

a.卡片存储结构（占16字节存储单元）

卡片采用统一的存储结构，存储结构如下：

序列号（4B）+卡片类型及卡片类别（1B）+控制状态字1（1B）+控制状态字2（1B）+开门密码（3B）+时间与假日组（4B）+预留（2字节）

b.卡片类型及类别定义：

Bit7:

Bit6:

表示卡片类别:

1表示IC类卡，

1表示ID类卡，

0表示3G类卡

Bit5:

未定义

Bit4~Bit0：

表示卡片类型

卡片类型定义表（停车场管理系统）：

工作卡

月卡

临时卡

VIP卡

时租卡（储值卡）

注册卡

注销卡

0x01

0x03

0x04

0x05

0x08

0x09

0x0A

卡片类型定义表（门禁系统）：

门禁用户卡

门禁注册卡

门禁注销卡

c.控制状态字1定义：

Bit7

Bit6

Bit5

Bit4

Bit3

Bit2

Bit1

Bit0

未定义

门点刷卡权限

说明：

门点刷卡权限：

每个门禁控制器最大可控制四个门点刷卡，Bit0到Bit3分别对应1到4个门

点刷卡权限（1号到4号读卡器刷卡权限），1:

表示允许，0表示禁止，默认为禁

止。

d.控制状态字2定义

Bit7

Bit6

Bit5

Bit4

Bit3

Bit2

Bit1

Bit0

数据来源

挂失卡

注销卡

未定义

遵循多卡开门

遵循首卡开门

未定义

是否首卡用户

Bit0:

是否首卡用户:

非首卡，1:

首卡，默认非首卡。

Bit2:

遵循首卡开门

不遵守，1:

遵守,默认为不遵守。

Bit3:

遵循多卡开门

不遵守，1:

遵守,默认为不遵守。

Bit5:

注销卡

未注销,0:

注销，默认为未注销。

Bit6:

挂失卡

未挂失,0:

挂失，默认为未挂失。

Bit7:

数据来源

0表示数据来源于电脑;1表示数据来源于其它（脱机注册或注销）

e.密码（3B）:

密码采用BCD码且只支持数字，如密码123456保存为0x12,0x34,0x56。

f.时间与假日组（4B）。

第一字节：

Bit7

Bit6

Bit5

Bit4

Bit3

Bit2

Bit1

Bit0

第1个门点开门时间组索引号

第1个门点开门假日组索引号

第二字节：

Bit7

Bit6

Bit5

Bit4

Bit3

Bit2

Bit1

Bit0

第2个门点开门时间组索引号

第2个门点开门假日组索引号

第三字节：

Bit7

Bit6

Bit5

Bit4

Bit3

Bit2

Bit1

Bit0

第3个门点开门时间组索引号

第3个门点开门假日组索引号

第四字节：

Bit7

Bit6

Bit5

Bit4

Bit3

Bit2

Bit1

Bit0

第4个门点开门时间组索引号

第4个门点开门假日组索引号

说明：

门禁系统最大支持8个开门时间组，每组最大支持4个时间段，其中编号为0的时间组为默认时间组（任何时间有效），门禁系统可为每个用户在每个门点设置不同的时间段开门控制。

门禁系统最大支持8个开门假日组，每组最大支持64个假日，其中编号为0的假日组为默认假日组（任何假日有效），门禁系统可为每个用户在每个门点设置不同的假日开门控制。

3.时间组结构:

门禁系统最大支持8个时间组，每个时间组可设置4个时间段，每个时间段占用20个存储字节。

1）时间组结构（1+（8-1）*（4*20）=561B）：

时间组数量（1B）+时间组1（时间段0+….+时间段3）+时间组2（时间段0+….+时间段3）+….+时间组7（时间段0+….+时间段3）。

说明：

a.编号为0的时间组默认为全时间刷卡有效，该时间组不计入时间组数量。

b.当时间组内时间段数量不到4个时，未设置的时间段数据全用0表示。

2）时间段结构（20B）：

起始年月日（2B）+截至年月日（2B）+星期控制（1B）+起始时分1（2B）+截止时分1（2B）+起始时分2（2B）+截止时分2（2B）+起始时分3（2B）+截止时分3（2B）+预留（3B）。

说明：

a.星期控制：

Bit7:

未定义；

Bi6~Bit0:

对应星期日六五四三二一。

当前星期有效；0：

无效。

b.起始时分秒及截止时分秒：

每天按24小时划分可设置三个段来控制开门是否有效。

4.假日组结构：

门禁系统最大支持8个假日组，每个假日组最大支持60个假日。

1）假日组结构（1+（8-1）*120=841B）：

假日组数量（1B）+假日组1（60*2=120B）+…..+假日组7（60*2=120B）。

说明：

a.编号为0的假日组默认为所有假日有效，该假日组不计入假日组数量。

b.每个假日占2个字节（年月日）。

当假日数不足60个时，不足部分数据全用0表示。

5.刷卡纪录结构定义（16B）:

卡序列号（4B）+验证结果（1B）+刷卡时间（年月日时分秒4B）+刷卡读卡器编号（1B）+序列号比较字节数﹑卡片类别及IC卡操作结果（1B）+纪录类型（1B）+预留（4B）。

说明：

1）验证结果:

0x01:

合法卡,开门

0x02:

无效卡，禁止开门

0x03:

挂失卡，禁止开门

0x04:

注销卡，禁止开门

0x05:

过期卡（或不在有效时段内），禁止开门

0x06:

密码不对，禁止开门

0x07:

门为常闭状态，禁止刷卡开门

0x08:

反潜回，禁止开门

0x09:

需多卡开门，禁止开门

0x0A:

多门互锁之一，禁止开门

2）序列号比较字节数﹑卡片类别及IC卡操作结果:

Bit7

Bit6

Bit5

Bit4

Bit3

Bit2

Bit1

Bit0

卡片类别

IC卡密钥验证结果

IC卡写卡结果

序列号比较字节数

未定义

卡片类别数值参考”卡片结构定义”相关内容。

IC卡密钥验证结果:

0表示未通过密钥验证，1表示已通过。

IC卡写卡结果:

0表示写卡失败，1表示写卡成功。

序列号比较字节数:

位值为0时表示比较4字节，为1时表示比较低3个字节。

3）纪录类型:

联机刷卡记录；

脱机刷卡记录；

6.事件纪录结构定义:

事件规划为16字节存储单元。

事件类型及事件描述符

通道号

联机事件或脱机事件标示/事件数据长度

事件数据

事件来源

Byte1

Byte2~byte3

Byte4

Byte5~Byte15

Byte16

说明：

1）.事件类型：

用来表示事件属于普通事件或特殊事件,用字节的最高位表示，

0表示普通事件，1表示特殊事件；通讯异常时底层硬件不存储普通事件而只存储特殊事件。

2）.事件描述符：

用来区分各种事件的编码值，用字节的低7位表示

3）.联机事件或脱机事件标示/事件数据长度：

联机事件或脱机事件标示

描述产生事件时底层硬件与电脑连接状态，当位值为1时表示脱机事件，为0时表示联机事件。

事件数据长度：

描述事件特征数据的真实长度,该长度不能超过12字节。

Bit7

Bit6

Bit5

Bit4

Bit3

Bit2

Bit1

Bit0

联机事件或脱机事件标示

未定义

事件数据长度

4）.通道号：

产生事件的通道编号

5）.事件数据：

描述事件特征数据

6）:

事件来源：

来源于门禁控制器

来源门禁管理软件

7.事件纪录详细数据描述:

1）:

普通事件列表：

事件名

事件类型及描述符

数据长度

数据

按键开门

0x01

0x05

按键编号（1B）+

时间（年月日时分秒，4B）

2）:

特殊事件列表：

事件名

事件类型及描述符

数据长度

数据

报警事件

0x81

0x06

门编号（1B）+报警源编码（1B）+

时间（年月日时分秒，4B）

超级密码开门事件

0x82

门编号（1B）+时间（年月日时分秒，4B）

时钟芯片读写异常/恢复正常

0x87

0x05

状态（1B,0x01:

异常；0x00:

恢复正常）

+时间（年月日时分秒，4B）

存储器读写异常/恢复正常

0x88

0x06

存储器编号（1B）+状态（1B,0x01:

异常；0x00:

恢复正常）+时间（年月日时分秒，4B）

读卡器通讯异常/恢复正常

0x89

0x06

读卡器编号（1B）+状态（1B,0x01:

异常；0x00:

恢复正常）+时间（年月日时分秒，4B）

CAN通讯异常/恢复正常

0x8D

0x05

状态（1B,0x01~0x09:

异常码）；0x00:

恢复正常）+时间（年月日时分秒，4B）

电脑TCP/IP通讯异常/恢复正常

0x8E

0x05

状态（1B,0x01:

异常；0x00:

恢复正常）+时间（年月日时分秒，4B）

主控制器复位

0x8F

0x05

复位原因（1B;1:

上电复位,2:

独立看门狗复位,3:

按钮复位）+时间（年月日时分秒，4B）

控制机设备号修改

0xAC

0x06

原有设备号（1B）+修改后的设备号（1B）+修改时间（4B）

控制器配置参数初始化

0xAD

0x04

初始化时间（4B）

控制机禁止刷卡/退出禁止刷卡

0xB9

0x08

状态（1B,0x01:

禁止;0x00:

退出禁止）+禁止刷卡原因（1B）+未压缩时间（年月日时分秒，6B）

控制器掉电事件

0xBA

0x06

掉电时间（该事件时间未压缩，6B）

注：

脱机时该事件不会保存至存储器

说明：

a.门编号：

门编号从1到4，指与门禁控制器关联的的预设的编号。

b.按键编号:

按键编号从1到4，指与门禁控制器关联的的预设的编号。

c.报警源编码:

1：

胁迫报警。

2：

门打开时间过长报警。

3：

门被强制打开报警。

4：

火警。

（注：

火警不考虑门号）。

8.外设﹑主控器电路模块工作状态及数据结构:

9.设备控制字定义及存储结构

设备控制字用于设置设备控制过程中所需采用的一些参数，根据参数的使用意义不同采用不同的配置手段以控制这些参数配置的安全及准确性。

以下设置在产品出厂前完成：

1）控制机与管理软件通讯验证设置及与验证密钥（共占8字节）

验证设置

验证密钥

未定义

1字节

4字节

3字节

说明：

◇验证设置：

在控制机与管理软件正常通信前设置是否需需做权限验证。

0x00:

表示不需验证，0x01表示需验证；默认值为0x00。

◇验证密钥：

4个字节全默认为0x00

2）M1卡操作密钥﹑扇区（共占16字节）。

读写扇区

验证方式

验证密钥

未定义

1字节

6字节

8字节

说明：

◇读写扇区:

默认为0x0F

◇验证方式：

0x00:

密文验证；0x01:

明文验证，默认值为0x00

◇验证密钥：

采用密文验证时只用前两字节，采用明文验证时需下载所有6字节（默认值0xFF0xFF0xFF0xFF0xFF0xFF）。

3）设备使用期限（共占8字节）

使用期限设置

到期时间

预留

1字节

3字节（年月日）

4字节

说明：

◇使用期限设置：

0x00表示不限制使用期限，0x01表示限制，默认值为0x00。

4）注册卡及注销卡，用于脱机注册卡片或注销卡片（共占48字节）。

每张卡占4字节存储单元，最多可存储12张

5）管理软件功能

说明：

◇设置管理软件各项功能有无情况，该数据不下载至控制器。

以下设置在调试或使用时完成：

1）设备号设置模式及设备号（2字节）

说明：

设备号设置模式：

0x00表示通过拨码开关设置，0x01表示通过软件设置。

设备号设置模式

设备号

1字节

◇设备号设置模式：

拨码开关设置

1：

软件设置

默认值为0.

◇设备号：

设备号不得超过63.

2）TCP/IP设置（24字节）

MAC地址

IP地址

掩码

网关

端口号

是否软件设定过？

未定义

6字节

4字节

2字节

1字节

3字节

MAC地址：

默认值为:

00-15-97-02-00-（控制器设备号）

IP地址：

默认值为：

192.168.0.控制器设备号

掩码：

默认为255.255.255.0

网关：

默认值为：

192.168.0.1

端口号：

默认值为58000

是否软件设定过？

：

0表示未通过软件设定过，1：

表示软件设定过，当控制器从第一次上电工作开始如未收到软件对该项的设置则使用默认值，MAC地址的最后一字节用控制器的设备号表示，IP地址的最后一字节用控制器设备号表示。

注意：

MAC地址的第一个字节必须为偶数

3）有关门点控制参数的相关设置（总共占32字节）

门点控制参数存储结构：

开门超时报警时间

开门方式设置

门状态设置

开门保持时间

胁迫开门密码及是否启用胁迫开门密码

普通开门密码及是否启用普通开门密码

开门卡数量

首卡刷卡控制

门点互锁设置

是否启用反潜回设定

预留

16B

a.开门超时报警时间（1字节）–标准设置

开门超时报警以秒为单位，默认为10秒。

b.开门方式设置（1字节）-标准设置

Bit7

Bit6

Bit5

Bi4

Bit3

Bit2

Bit1

Bit0

控制模式

开门方式

说明：

◇开门方式：

刷卡开门

1：

密码开门

2：

刷

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