校园“一卡通”数据采集无线传输嵌入式终端设计与实现

摘要

校园“一卡通”在现代大学中的应用非常广泛。其典型应用之一就是教职员工的上下班考勤。在东华大学，教职员工每天上下班基本上都乘坐校车，所以在校车上部署了用于考勤的校园“一卡通”读写机具。但是这种机具只具备采集校园“一卡通”数据的功能，而不具备把采集的数据传输到后台服务器的能力。完成这种功能必须依靠人工。实践表明，这种方式存在诸多弊端，效率低下。 为了切实改善这种情况，我们提出了“基于无线传输的校园‘一卡通’数据采集系统”作为解决方案。该方案采用无线通信网络作为传输手段，解决了目前存在的问题。本文所讨论的内容作为该课题的一个子课题，论述了其中的一个关键部分的设计与实现——校园“一卡通”数据采集无线传输嵌入式终端。 作为目前使用的校园“一卡通”读写机具的替代品，这种终端不仅能采集校园“一卡通”数据，而且可以通过无线通信网把采集的数据传输出去。我们把终端部署在每辆校车上，又在停车场部署了一个嵌入式基站。这样，当校车行驶到停车场附近时，终端就会自动地把采集的数据通过无线网络传递给基站，再由基站通过有线网络传递给后台主机。 本文结合具体的应用需求，论述了校园“一卡通”数据采集无线传输嵌入式终端的设计与实现过程。先介绍了课题的背景和我们提出的整体解决方案，以及本课题所涉及的领域的研究状况。接下来，我们从终端的硬件设计入手，详细描述了目标板的设计过程，从硬件系统框图设计到原理图设计，再到PCB布线图设计都逐一作了介绍，并给出了目标板的实物图。在介绍终端的嵌入式软件设计时，我们以实际的软件开发流程为顺序，详细阐述了终端软件的分析建模、架构设计和详细设计过程，并着重介绍了软件中关键部分的实现。最后，对全文作了总结，并对系统的应用前景和今后的工作进行了展望。 校园“一卡通”数据采集无线传输嵌入式终端已经基本实现，经测试表明，该系统运行稳定。运行结果证明该系统设计方案是可行的，具备了一定的实用性，而且对于其它类似的系统来说，也是一个非常好的范例。 基于无线传输的校园“一卡通”数据采集系统的设计与实现，将从根本上改变目前东华大学人工传递“一卡通”数据的局面。自动的数据采集、传输流程带来的将是效率的提升和人力资源的节省。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 引言

1.1课题背景

1.2基于无线传输的校园“一卡通”数据采集系统

1.3本文的工作

1.4章节安排

第二章 课题相关领域的研究

2.1数据采集终端的研究

2.2校园“一卡通”相关技术的研究

2.2.1 Mifare非接触式IC卡

2.2.2Mifare非接触式IC卡读写芯片

2.2.3读写设备与Mifare非接触式IC卡的通信原理

2.3无线通信网络的研究

2.3.1无线个域网

2.3.2无线局域网

2.3.3无线城域网

2.3.4无线广域网

2.4本章小结

第三章 车载嵌入式终端的硬件设计

3.1硬件单元的选择

3.1.1处理器单元

3.1.2校园“一卡通”读写单元

3.1.3无线通信单元

3.2目标板设计

3.2.1硬件系统框图

3.2.2硬件原理图

3.2.3硬件PCB布线图

3.2.4硬件实物图

3.3本章小结

第四章 车载嵌入式终端的软件设计

4.1系统分析建模

4.1.1数据建模

4.1.2功能建模

4.1.3行为建模

4.2软件架构设计

4.2.1嵌入式操作系统的选择

4.2.2软件架构

4.3详细设计

4.3.1非接触式IC卡读写模块驱动任务

4.3.2记录存储任务

4.3.3与基站通信任务

4.3.4蜂鸣器驱动任务

4.3.5校园“一卡通”数据采集和存储任务

4.3.6服务器任务

4.4本章小结

第五章 关键部分的实现

5.1 Bootloader的定制

5.1.1 STR71x的Bootloader的研究

5.1.2 Bootloader的修改

5.2车载嵌入式终端软件的配置

5.2.1 μC/OS-II的初始化配置

5.2.2各个任务的配置

5.3非接触式IC卡读写模块JMY-502的控制

5.3.1 JMY-502的接口通信协议

5.3.2操作JMY-502的流程

5.4记录存储系统的设计与实现

5.4.1“一卡通”数据采集与存储的特点的分析

5.4.2记录存储系统的设计

5.4.3记录存储系统的实现

5.5本章小结

第六章 总结和展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

攻读硕士期间发表的相关论文

攻读硕士期间参加的科研项目

致谢