智能保密柜嵌入式控制系统的设计与实现

　　0 引言

　　许多关键部门的涉密介质都集中锁在金属保密柜中，由专人管理，采用密码方式、感应卡方式或指纹识别方式开锁，手工登记重要物品的取用和归还等使用情况。这种管理模式存在人为因素的安全隐患和记录信息不够详细等缺点，若能实现对物品的智能管理，自动记录物品日志，势必能提高保密柜管理的质量和效率。

　　本文基于工业级AT91SAM9260处理器设计了一个智能保密柜嵌入式控制系统。系统采用指纹比对进行物品权限的管理，拍照系统自动记录物品出入情况，系统具有报警功能。该系统嵌入了高性能、多任务的实时操作系统Linux，该操作系统具备源代码开放，内核体积小，占用系统资源少等优点，保证了系统的可靠性和实时性。

　　1 系统硬件设计

　　1.1 智能保密柜硬件结构

　　智能保密柜系统由上位PC和下位智能保密柜组成，其硬件结构如图1所示。

　　上位PC机可对下位智能保密柜的状态和物品记录信息等进行查询。下位智能保密柜由智能控制计算机、双屏读写器、摄像头、指纹仪、状态灯、数字键盘、振动传感器、电控锁和报警器等部件组成，其功能如下：摄像头用于对保密柜使用人员进行抓拍操作;刷卡器用于保密柜使用人员可刷卡打开相应权限的柜门;指纹读头用于提供更高级别的生物权限管理柜门;数字键盘用于当保密柜使用人员拥有多柜门权限时，输入柜门号;显示屏用于显示操作结果;报警器用于当发生非法操作时报警;双频读写器用于采集涉密载体上双频标签的数据;振动传感器用于传感柜体振动信号，防止非法入侵;智能控制计算机用于控制柜内所有设备，保证智能保密柜能够脱离上位机独立运行。

　　物品使用者在借出和归还物品前，先通过指纹采集器输入指纹，中央控制系统通过指纹比对和相应授权信息开启柜门，同时摄像头对使用者进行拍照。使用者此时可以取出和归还物品，当关闭柜门后，中央控制系统启动RFID读写器采集柜内物品信息，并与前次信息对比，自动得出使用者该次操作借出和归还的物品;最后中央控制系统将开门时间、使用者图像、借出和归还物品等相关信息记录到存储区。管理员可以通过上位PC随时查询物品借出和归还的详细记录。该系统还提供非正常情况下的报警功能，以提高安全性。

　　1.2 硬件电路层

　　该系统中央控制硬件电路逻辑如图2所示。

　　中央处理器选用Atmel公司的AT91SAM9260芯片，它基于ARM926EJ-S内核的32位处理器，工作频率为190 MHz，指令运行速度为210 MIPS，内带8 KB指令和8 KB的数据高速缓存，8 KB的SRAM和32 KB的ROM，可在处理器与总线速度之间单周期访问。具有丰富的外围接口，包括USB全速HOST和Device接口、10M/100M BaseT、以太网MAC、图像传感器接口、多媒体卡接口(MCI)、同步串行控制器(SSC)、4个通用同步/异步收发器(USART)、2个两线异步收发器(UARTs)、主/从串行外围接口(SPI)，以及1个三通道16 b定时控制器(TC)、2个两线接E1(TWI)、4个10 b ADC、3个32 b并行I/O控制器，外设采用DMA通道。