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基于GPRS技術(shù)的無(wú)線指紋身份驗(yàn)證系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

作者: 時(shí)間:2011-08-11 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
引言

  隨著保安市場(chǎng)規(guī)范化建設(shè)的需求,在保安押運(yùn)行業(yè)中對(duì)保安人員的身份驗(yàn)證有了更高的要求,依靠傳統(tǒng)的考勤方式,通過(guò)人工簽到、交接管理武器槍支及運(yùn)鈔本進(jìn)行現(xiàn)金交接的方式已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不適合現(xiàn)代化保安人員管理的需要。將識(shí)別與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合實(shí)現(xiàn),將該系統(tǒng)應(yīng)用于保安押運(yùn)行業(yè)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

  是一項(xiàng)高速數(shù)據(jù)處理的技術(shù),由于其覆蓋面廣,已經(jīng)得到越來(lái)越多的應(yīng)用。在本系統(tǒng)中,應(yīng)用技術(shù)使管理者足不出戶就可以掌握所有押運(yùn)人員的身份驗(yàn)證情況,將各個(gè)身份驗(yàn)證終端的信息匯總形成數(shù)據(jù)庫(kù)還可以為高層決策者提供更好的支持。

  本文通過(guò)將技術(shù)與識(shí)別技術(shù)相結(jié)合,將GPRS設(shè)備終端接入網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)了身份驗(yàn)證的功能。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)構(gòu)思

  GPRS指紋主要由指紋身份驗(yàn)證終端和身份驗(yàn)證服務(wù)器兩部分組成。系統(tǒng)工作原理圖如圖1所示。其中,GGSN(Gateway GPRS Support Node)為網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點(diǎn)。

 

GPRS無(wú)線指紋身份驗(yàn)證系統(tǒng)的應(yīng)用研究

  圖1 系統(tǒng)工作原理圖

  指紋身份驗(yàn)證終端和指紋身份驗(yàn)證服務(wù)器均可劃分為更小的子模塊:前者包含指紋驗(yàn)證模塊和GPRS模塊兩個(gè)子模塊;后者則由指紋錄入模塊和服務(wù)器管理軟件兩個(gè)子模塊構(gòu)成。圖2給出了完整的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。

 

GPRS無(wú)線指紋身份驗(yàn)證系統(tǒng)的應(yīng)用研究

  圖2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

  指紋身份驗(yàn)證終端包括鍵盤(pán)模塊、時(shí)鐘模塊、液晶顯示模塊、指紋識(shí)別模塊和GPRS模塊,以及能夠直觀地提示系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的指示燈。其硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示。系統(tǒng)選用Freescale公司高性能、低功耗的MC68HC908GP32(簡(jiǎn)稱GP32)芯片作為主控芯片。

  GPRS無(wú)線指紋身份驗(yàn)證系統(tǒng)的應(yīng)用研究

  圖3 指紋身份驗(yàn)證終端硬件結(jié)構(gòu)框圖

  2.1 指紋識(shí)別模塊硬件接口設(shè)計(jì)

  TFMDM1指紋識(shí)別模塊提供標(biāo)準(zhǔn)的串行通信接口,具有發(fā)送引腳UART_Tx和接收引腳UART_Tx。GP32通過(guò)內(nèi)部集成的增強(qiáng)型串行通信接口,可以很方便地實(shí)現(xiàn)與指紋識(shí)別模塊之間的通信。由于雙方接口電平都為TTL電平,能夠相互驅(qū)動(dòng),不需要進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換,直接對(duì)應(yīng)連接即可。

  2.2 GPRS模塊硬件接口設(shè)計(jì)

  本文利用GPRS模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)終端與服務(wù)器端之間的數(shù)據(jù)收發(fā)。GPRS DTU(Data Terminal Unit,數(shù)據(jù)傳輸單元)對(duì)外提供RS232或者RS485的通信接口。由于GP32主控板與GPRS DTU之間的通信距離較短,一般不會(huì)超過(guò)50cm,RS232接口足以保證兩者之間的正常通信。因此,選用RS232接口與GPRS DTU進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)。

  圖4給出了GP32與GPRS模塊的硬件接口。

  GPRS無(wú)線指紋身份驗(yàn)證系統(tǒng)的應(yīng)用研究

  圖4 GP32與GPRS模塊的硬件接口

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

  本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要包括兩大部分,即指紋身份驗(yàn)證終端的軟件設(shè)計(jì)和服務(wù)器管理軟件的設(shè)計(jì)。這兩大部分分別實(shí)現(xiàn)不同的功能,且互相配合共同實(shí)現(xiàn)基于GPRS的網(wǎng)絡(luò)指紋身份驗(yàn)證功能。

  3.1 指紋身份驗(yàn)證終端的軟件設(shè)計(jì)

  如圖5所示,終端軟件主要由3個(gè)模塊構(gòu)成:分別為人機(jī)交互菜單、對(duì)指紋識(shí)別模塊二次開(kāi)發(fā)以及控制GPRS模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)。其中人機(jī)交互菜單模塊實(shí)現(xiàn)了切換操作界面、掃描按鍵、錄入數(shù)據(jù)及管理選項(xiàng)等功能。

  GPRS無(wú)線指紋身份驗(yàn)證系統(tǒng)的應(yīng)用研究

  圖5 指紋身份驗(yàn)證終端的軟件組成框圖

  3.1.1 主函數(shù)的程序設(shè)計(jì)

  圖6為主函數(shù)的程序流程。首先進(jìn)行一系列的初始化工作,包括GP32芯片初始化(設(shè)置內(nèi)部總線頻率為20MHz和禁止COP模塊),鍵盤(pán)初始化(中斷允許),液晶初始化,串口初始化(波特率為19200bps、接收中斷允許等),系統(tǒng)數(shù)據(jù)初始化,中斷初始化(開(kāi)放鍵盤(pán)中斷、串口接收中斷和總中斷)等。然后,查詢GPRS模塊的連接情況,若成功連接上指紋身份驗(yàn)證服務(wù)器端,則進(jìn)入主循環(huán);若連接失敗,則退出程序并給出故障提示。

  GPRS無(wú)線指紋身份驗(yàn)證系統(tǒng)的應(yīng)用研究

  圖6 系統(tǒng)主函數(shù)流程

  3.1.2 對(duì)指紋識(shí)別模塊二次開(kāi)發(fā)的程序設(shè)計(jì)

  對(duì)指紋識(shí)別模塊進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)關(guān)鍵在于應(yīng)用指紋產(chǎn)品提供的二次開(kāi)發(fā)協(xié)議。由于指紋身份驗(yàn)證終端需要存儲(chǔ)已注冊(cè)用戶的指紋特征碼數(shù)據(jù),故對(duì)指紋識(shí)別模塊二次開(kāi)發(fā)的程序需要管理該指紋庫(kù),提供諸如添加、刪除等基本操作功能。當(dāng)用戶進(jìn)行身份驗(yàn)證時(shí),需要將現(xiàn)場(chǎng)采集的用戶特征碼數(shù)據(jù)與指紋庫(kù)中的指紋特征碼數(shù)據(jù)進(jìn)行逐一匹配,通過(guò)判斷能否找出匹配指紋數(shù)據(jù)來(lái)確定該用戶是否為合法用戶。因此,必須利用1:N指紋比對(duì)的功能。表1給出了實(shí)現(xiàn)指紋識(shí)別模塊部分功能的函數(shù)列表。

  表1 指紋識(shí)別模塊功能實(shí)現(xiàn)函數(shù)列表

  GPRS無(wú)線指紋身份驗(yàn)證系統(tǒng)的應(yīng)用研究

  3.1.3 控制GPRS模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)的程序設(shè)計(jì)

  GPRS模塊提供用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議UDP和傳輸控制協(xié)議TCP兩種通信傳輸模式??紤]到可靠性的要求,本文選用TCP協(xié)議進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù)。

  控制GPRS模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)分為3個(gè)步驟:首先對(duì)GPRS模塊進(jìn)行參數(shù)設(shè)置,然后規(guī)定指紋身份驗(yàn)證終端和服務(wù)器之間的網(wǎng)絡(luò)通信格式,最后執(zhí)行數(shù)據(jù)收發(fā)的具體操作。

  其重點(diǎn)在于兩者之間TCP連接的建立,一旦連接成功,終端GPRS模塊與服務(wù)器端之間將搭建起一條透明的傳輸鏈路。對(duì)于被透明鏈路連接的雙方,發(fā)送時(shí)只需將數(shù)據(jù)按通信格式打包后直接傳送,接收數(shù)據(jù)時(shí)也只需對(duì)數(shù)據(jù)幀進(jìn)行分析處理。

  3.2 服務(wù)器端管理軟件的設(shè)計(jì)

  服務(wù)器端管理軟件專門(mén)為指紋身份驗(yàn)證終端提供網(wǎng)絡(luò)連接服務(wù),以實(shí)現(xiàn)身份驗(yàn)證數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集,并將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫(kù)中以便管理。服務(wù)器的管理軟件由4個(gè)模塊組成,分別為與指紋錄入模塊的通信模塊、數(shù)據(jù)庫(kù)管理模塊、接口界面模塊和網(wǎng)絡(luò)通信模塊,如圖7所示。

  GPRS無(wú)線指紋身份驗(yàn)證系統(tǒng)的應(yīng)用研究

  圖7 服務(wù)器端管理軟件結(jié)構(gòu)框圖

  數(shù)據(jù)庫(kù)管理模塊又細(xì)分為管理員信息管理、員工信息管理、押運(yùn)線路信息管理和身份驗(yàn)證日志信息管理4個(gè)子模塊。服務(wù)器端的管理軟件對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的操作行為進(jìn)行規(guī)范和控制,指紋身份驗(yàn)證終端用于身份驗(yàn)證的指紋數(shù)據(jù)庫(kù)需要從服務(wù)器端獲得,因此要求每一個(gè)身份驗(yàn)證用戶必須先在服務(wù)器端注冊(cè)個(gè)人基本信息,并使用指紋錄入模塊提取指紋特征碼數(shù)據(jù)。

  指紋身份驗(yàn)證服務(wù)器在網(wǎng)絡(luò)通信方面的主要功能是接收和發(fā)送TCP協(xié)議的IP數(shù)據(jù)包,以實(shí)現(xiàn)與指紋身份驗(yàn)證終端的GPRS模塊的IP協(xié)議通信。網(wǎng)絡(luò)通信程序的功能包括:與GPRS模塊建立TCP連接;對(duì)接收到的工作數(shù)據(jù)幀進(jìn)行處理;向指紋身份驗(yàn)證終端傳送應(yīng)答數(shù)據(jù)幀。

  其中,服務(wù)器建立TCP連接的步驟如下:

  ①服務(wù)器管理程序建立ServerSocket,偵聽(tīng)指定端口,等待GPRS模塊的連接請(qǐng)求。

  ServerSocket=New TcpListener(“6060”)//在6060端口上監(jiān)聽(tīng)

 ?、诋?dāng)服務(wù)器偵聽(tīng)到來(lái)自指紋身份驗(yàn)證終端的連接請(qǐng)求時(shí),接受此請(qǐng)求并建立對(duì)應(yīng)的Socket,該Socket將作為該TCP連接及后續(xù)收發(fā)數(shù)據(jù)的依據(jù)。至此完成了服務(wù)器與前端GPRS模塊的TCP通道的建立。

  Dim n As Socket=ServerSocket.AcceptSocket()//創(chuàng)建新的套接字與終端連接

 ?、蹚奶捉幼种蝎@取數(shù)據(jù),服務(wù)器將處理接收到的數(shù)據(jù)幀,按協(xié)議規(guī)定格式解析后作相應(yīng)處理。

  Dim MyBuffer(12)As Byte//創(chuàng)建接收緩沖區(qū)

  Dim DataNum As Integer//接收到的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)

  DataNum=n.Receive(MyBuffer)//將數(shù)據(jù)從套接字中讀取到接收緩沖區(qū)中

  在TCP通道建立后,服務(wù)器接收到指紋身份驗(yàn)證終端發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)幀,按照通信協(xié)議的規(guī)定格式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分解,并進(jìn)行相應(yīng)的處理。

  服務(wù)器管理軟件處理完終端傳送來(lái)的數(shù)據(jù)幀后,將處理結(jié)果按規(guī)定的應(yīng)答幀格式進(jìn)行封裝,放入發(fā)送緩沖區(qū)內(nèi),最后通過(guò)已經(jīng)建立的TCP連接傳送給前端的指紋身份驗(yàn)證終端。至此完成了一次數(shù)據(jù)通信。

4 結(jié)論

  隨著GPRS技術(shù)應(yīng)用范圍的不斷增加,該技術(shù)成本不斷降低,通信可靠性變得更高,在市場(chǎng)中得到了更為廣泛的認(rèn)可。本文將GPRS技術(shù)和指紋識(shí)別技術(shù)相結(jié)合實(shí)現(xiàn),將其應(yīng)用于保安押運(yùn)行業(yè),大大提高了管理效能及安全性。隨著第三代移動(dòng)通信技術(shù)(3G)的不斷發(fā)展,將移動(dòng)通信技術(shù)應(yīng)用于身份驗(yàn)證系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)員工的身份識(shí)別,不僅為現(xiàn)有保安行業(yè)管理系統(tǒng)的升級(jí)提供了支持,而且能有效地應(yīng)用于其他行業(yè),為其他行業(yè)身份驗(yàn)證系統(tǒng)的應(yīng)用研究提供了一種參考模型。



評(píng)論


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