枪支管理系统硬件需要分析.docx
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枪支管理系统硬件需要分析
枪支管理系统硬件
需
求
说
明
书
1．引言
本说明书为了清楚地分析枪支管理系统硬件平台的组成模块、硬件选择的依据，以及方案的可行性。
分析atmelAT91SAM9261方案的优势，以及为以后生产中可能带来的便捷。
2任务概述
2.1任务目的
本次任务为设计公安部的枪支管理系统。
2.2软件运行模式
嵌入式ARM9系统，QT-embedded2.3.10运行环境。
2.3客户需要（可能有改动）
1.采用外接电源供电，停电时使用UPS供电，不需要电池供电，最好采用壁挂式。
2.使用4.3寸480x272彩屏（PSP专用，不需要触摸屏）
3.有线网络连接功能。
提供DNS解析功能。
4.900M射频功能，支持读写
5.指纹识别功能
6.1G内部存储支持和4G外部存储支持（SD卡）
7.供应商提供相应驱动函数接口和QT相应功能类接口
8.USB主机支持，支持U盘等USB外设
9.USB从设备支持，支持与PC机的通信（与能PC机交换数据）
10.IC卡读写功能
11.键盘支持（基本与报送器相同，21键）
2.4枪支管理系统外型定义（日后可能有改动）
客户对枪支管理系统的要求，只有两个方面：
一是使用壁挂式，二是使用壁挂式加台式。
由于之前已经有过枪支管理系统I型，主要与现在要设计的枪支管理II型存在以下不同：
a.枪支管理系统I型没有液晶屏，II型有液晶屏
b.枪支管理系统I型没有键盘，II型有键盘
c.松动管理系统I型需要与电脑通过数据线连接以后，交互工作使用，而枪支管理II型可以直接工作。
由于客户的设想是将枪支管理系统，从原来的大厅转移到枪支仓库使用，而仓库的大小，又不允许放进电脑与枪支管理I型一起使用。
估客户提出设计枪支管理系统II型。
现在确定的外壳方面有两种，一是在原有的报送器方案上进行修改，由于此次设计的机型与报送器上有很多的相近处，所以最终与北京安丹灵公司商量其中的一种方面，就是在原来的报送器模具上进行修改。
（此为我的设想），此模具在进行一定的修改后，可以实现壁挂和桌面平放的两种状态。
480x2724.3寸显示屏，改为不能翻转（大小需要调整）
RFID发射区
指纹区（初步设想）
键盘
12345
编号
名称
功能
1
电源输入插口
输入5VDC电压
2
USB插口
连接U盘等从属USB设备
3
以态网络线插口
连接以态网络
4
MINIUSB插口
连接PC机等主USB设备
5
RS232插口
连接RS232通讯设备
方案二为全新设计全新的模具。
2.5操作基本流程
枪支管理系统，主要的功能是对枪支的管控，公安部门通过网络，将具有领枪资格人的信息以及相关枪支的系统存储入枪支管理系统中。
一般领枪人员，在领枪后，通过RFID确定枪柄中的信息，枪柄中的信息为枪支的唯一标识识别，领枪人通过指纹识别，确定领枪人与枪支的捆绑，此时由系统记录领枪人的名字，领取的枪支，以及领取枪支的时间。
具有管理权限智能卡的管理员，具有对枪支管理系统中相应设置的设置权限，如：
时间的设置，数据的导出等。
领枪操作基本流程如下图所示：
管理员设置基本流程如下：
选择设置选项
N
Y
N
Y
3硬件选型与分析
3.1CPU
由于产品需求从硬件上需要LCD，SD卡，网卡等模块，从软件上需要Qt界面的支持，因此这块产品我们依然使用ARM9芯片作为处理器，考虑到产品的后续升级和芯片供应商的稳定供应，这次产品我们使用Atmel公司的AT91SAM9261做产品开发。
1、AT91SAM9261芯片介绍
AT91SAM9261是以ARM926EJ-SARMThumb处理器为核心的完全的片上系统，它扩展了DSP指令集和JazelleJava加速器。
主时钟频率190MHz时性能高达210MIPSAT91SAM9261是一个为带LCD显示应用而优化了的主机处理器。
它的集成LCD控制器支持BW而且达到16M色彩，主动和被动LCD显示。
160K字节的片上SRAM可配置为帧缓冲，能将LCD刷新对整体处理器性能上的影响减到最小。
外部总线接口包括支持同步DRAM（SDRAM）和支持静态存储器的控制器，并有特殊接口电路以支持CompactFLASH、NANDFlash。
AT91SAM9261集成了一个支持映射的基于ROM的Bootloader。
例如，从外部DataFlash映射到外部SDRAM。
由软件控制的功率管理控制器（PMC）通过有选择的启用和关闭处理器、各种外设和工作频率的调解能使系统功率损耗保持最小。
AT91SAM9261还集成了宽范围的调试特性。
包括JTAG-ICE,一个专用的UART调试通道（DBGU）和嵌入式实时追踪。
这使所有应用的调试和开发，特别是严格要求实时性的应用得以实现。
1、AT91SAM9261特点
·融合了ARM926EJ-STMARM○RThumb○R处理器
－扩展DSP指令
－ARMJazelle技术提供了Java加速功能
－16K字节数据缓存，16K字节指令缓存，写缓冲器
－工作于190MHz时性能高达210MIPS
－存储器管理单元
－嵌入式ICE，支持调试信道
－中等规模的嵌入式宏单元结构
·附加的嵌入式存储器
－32K字节片内ROM,最大总线速率下单周期访问
－160K字节片内SRAM，最大处理器或总线速率下单周期访问
·外部总线接口（EBI）
－支持SDRAM，静态存储器，NANDFlash和CompactFlash
·LCD控制器
－支持被动或主动显示
－在STN彩色模式下达16位深每像素
－在TFT模式下达16M色（24位深每像素），分辨率高达2048*2048
·USB
－USB2.0全速（12M位每秒）主机双端口
双重片上收发器
集成FIFOs和专用DMA通道
－USB2.0全速（12M位每秒）设备端口
片上收发器，2K字节可配置的集成FIFOs
·总线矩阵
－管理五个主控和五个从控
－启动模式选择选项
－Remap命令
·全特征系统控制器（SYSC）提供了有效系统管理，包括
－复位控制器，掉电控制器，支持总共16字节的四个32-bit电池备份寄存器
－时钟发生器和功率管理控制器
－先进的中断控制器和调试部件
－周期间隔定时器，看门狗定时器和实时定时器
－三个32位PIO控制器
·复位控制器（RSTC）
－基于上电复位的单元，复位源辨认和复位输出控制
·掉电控制器（SHDWC）
－可编程掉电引脚控制和唤醒电路
·时钟发生器（CKGR）
－电池备份电源上的32.768KHz低功率振荡器，提供一个永久的慢速时钟
－3到20MHz的片上振荡器和两个PLL
·功率管理控制器（PMC）
－超慢速时钟操作模式，软件可编程功率优化能力
－四个可编程外部时钟信号
·先进的终端控制器（AIC）
－可单独屏蔽的，8级优先级，向量中断源
－三个外部中断源和一个快速中断源，伪中断保护
·调试部件（DBGU）
－2线USART兼容接口，可通过编程禁止通过ICE访问
·周期间隔定时器（PIT）
－20位间隔定时器加12位间隔计数器
·看门狗定时器（WDT）
－受预设值保护的、一次性可编程的、运行在慢速时钟的12位窗口计数器
·实时定时器（RTT）
－运行于慢速时钟的32位自由运行的（备份）计数器
·三个32位并行输入/输出控制器（PIO）PIOA,PIOB和PIOC
－96可编程I/O口线多路复用支持达两个外设I/O口
－在每个I/O口线上具有输入改变中断能力
－单独得可编程开漏，上拉电阻和同步输出
·19个外设DMA通道（PDC）
·多媒体卡接口（MCI）
－支持SD卡和MultiMediaCard（MMC卡）
－自动协议控制,通过PDC与MMC和SD卡进行快速自动数据传输
·三个同步串行控制器（SSC）
－每个接收器和发送器都具有独立的时钟和帧同步信号
－支持IIS模拟接口，支持时分多路复用
－支持32位数据传输的高速连续数据流功能
·三个通用同步/异步收发器（USART）
－独立的波特率发生器，IrDA红外调制/解调
－支持ISO7816T0/T1智能卡，硬件和软件握手信号，支持RS485
·两个主/从串行外设接口（SPI）
－8到16位可编程数据长度，四个外部外设片选
·一个三通道16位定时器/计数器（TC）
－三个外部时钟输入，每个通道有两个多用途I/O引脚
－倍速PWM发生功能，捕捉波形模式，递增/递减计数功能
·一个两线接口（TWI）
－支持主控模式，支持所有两线AtmelEEPROM
·IEEE1149.1JTAG边界扫描,可以支持所有数字引脚
·电源
－为VDDCORE和VDDBU提供1.08V到1.32V电压
－为VDDOSC和VDDPLL提供3.0V到3.6V电压
－为VDDIOP（外设I/O口）提供2.7V到3.6V电压
－为VDDIOM（存储器I/O口）提供1.65V到1.95V和3.0V到3.6V电压
·符合RoHS的217球的LFBGA封装
2、与S3C2410相比优缺点比较
1、优点：
·AT91SAM9261是一款工业级CPU，性能更加稳定。
·AT91SAM9261价格和2410差不多，总代理在上海，技术支持不错（包括硬件的连接分析，软件驱动的调试，linux内核的移植等）
·具有完善网络技术支持，
·耗电量更低，内核电源1.2V。
·产品延续性比三星的产品更好
·支持多种启动方式，如MMC卡，DATAFLASH，NANDFLASH。
·芯片内置USB下载，比起JTAG下载速度更快，有利于批量生产中软件下装。
·内存连接方式比S3C2410更方便，内存的扩展无需外接跳线。
·手头有开发板一块。
2、缺点
·引脚比S3C2410少，217个引脚，导致普通IO口变少。
·无AD转换触摸屏功能，需外置芯片。
综上分析，选择AT91SAM9261作为这次开发的主处理芯片。
3.2内存
在嵌入式系统中，构建一个有效存储管理系统，无论从成本、执行效率等方面去考虑都尤为重要。
而在存储管理系统中RAM的选择是重中之重，由于枪支管理系统需要使用QT图形界面，所以对内存有一定的要求。
由于AT91SAM9261独特的内存映射方式，使得内存在布线上变的更加简单，这里只用开发板标准的配置64M连接方法，但是在布板的时候，可以一直支持到256M内存，也不用0欧姆电阻进行跳接。
AT91SAM926132位数据总线宽度内部内存映射关系如以下表3-2-1至3-2-3所示：
表3-2-1:
2K行地址,256/512/1024/2048列地址映射
表3-2-2:
4K行地址,256/512/1024/2048列地址映射
表3-2-4:
8K行地址,256/512/1024/2048列地址映射
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