基于PXA270平台的实名管理系统设计与实现

1 引言
    我国拥有丰富的煤炭资源,资源的全面开发,随之产生矿区综合管理和安全监控一系列问题。这里提出一种基于PXA270平台的实名管理系统的设计方案。能够完成矿工信息的综合管理以及矿区安全的实时监测，并实现信息管理一体化和安全监测实时化。

2 YL_PXA270P开发实验平台简介
    YL_PXA270P开发实验平台是采用Intel新一代XScale处理器PXA270IlI。该款器件引入X86架构奔腾4系列多媒体扩展功能，同时加入Intel Speed Step动态电源管理技术，在保证CPU性能情况下，极大降低移动设备功耗。YL-PxA270提供完善的底层操作系统支持和丰富的应用接口．适用于嵌入式工业控制、数码媒体播放、交互机顶盒、车载GPS等应用。同时，YL_PXA270P包括：2路9线全双工异步串行口，波特率高达921 600 b／s；l路5线硬件流控制异步串行口，波特率高达115 200 b／s；1个10 M标准以太网接口，带有连接和传输指示灯：1个10 M，100 M标准以太网接口，带有连接和传输指示灯。实验平台标配256 K色640×480／6．4英寸TFT液晶屏，带触摸屏，屏幕分辨率可达800×600像素；1个50针LCD接口引出LCD控制器和触摸屏的全部信号。

3 系统设计组成
    整个系统设计由综合信息管理，区域信息管理以及监测终端等3部分。图l为系统设计组成框图。其中，综合信息管理作为远程服务器，实现数据库操作，Socket通信以及实时日志记录。而分区信息管理是在PXA270平台上实现，两者通过RJ45接口连接。分区信息管理作为客户端，通过TCP仃P协议与综合信息管理(服务器)交换数据。同时，通过RS422接口与监测终端连接。监测终端实现卡信息读取以及传感器信号处理。

4 综合信息管理
    综合信息管理是由数据库，Socket通信以及区域信息显示等部分组成，使用VC++6．0开发。数据库使用Access数据库，通过0DBC驱动完成底层访问。在登陆模块中验证用户身份，普通用户只能进行查询操作；管理员用户能够增加，删除以及修改数据库记录。同时，系统定时备份数据库，防止数据丢失和损坏。当监测终端监测到异常时，上报分区管理系统．分区信息管理进行日志记录，并将记录数据上传给服务器。通过树状控件的各项对应于每一个分区，并显示各分区当前的连接状态，分区员工信息浏览，分区监测状态以及信息。数据库中，每个分区系统对应一个数据表(Recordset)，表项内容以及结构如图2所示。

5 分区信息管理
    分区信息管理是基于YL_PXA270P实验开发平台，用于实现网络通信，串口通信，Nand-Flash文件系统，LCD／触摸屏驱动。键盘控制等功能。利用GUI实现功能菜单选项，通过触摸屏和一个3×4的矩阵式键盘实现对应的功能选择。图3为分区信息管理框图。 [p]

5．1 文件系统实现
    PXA270平台使用K9F1208型Nand Flash，容量为512M字节，共4 096块(]Block)，每块16 K字节，包含32页，每页528(512+16)字节。擦除以块为单位，读写以页为单位。对于传统的FAT文件系统，由于文件的操作需要反复操作文件分配表区域，而Flash的擦写次数有限，所以需要对FAT文件系统进行改进。此外，由于分区信息管理数据文件的格式比较固定。即员工信息记录文件(每条员工信息记录是固定字节数)，日志文件，以及命令字文件。对于员工信息记录文件，操作并不频繁，而日志和命令字文件则频繁操作。因此，在设计文件系统时，将Flash的第一块(16 K+512)作为文件系统的系统记录区，同时建立一个空白区域，记录FAT表在Flash中的起始地址，FRT表在FAT之后。写操作以页为单位，故8 K的空间可记录16个地址，这样就可避免对：FAT表在同一区块反复擦写，导致存储器寿命缩短。设置一个擦写阈值f如50 000次)，超过后，就将FAT表移到新的区块，同时指针变化，添加新的地址记录。图4给出文件系统操作原理框图。

5．2 触摸屏控制
    PXA270开发平台带有4线电阻式触摸屏．控制器采用UCBl400BE。电阻式触摸屏有两个电阻层，一个为横向驱动，另一个为纵向驱动。UCBl400在某个方向施加电压，当有笔接触触摸屏时，触点接通，则另一个方向电压发生变化。通过A／D转换，控制器就可计算出触点的坐标值。接触时，UCBl400发出中断请求．PXA270响应中断，启动通信，读取UCBl400转换结果，从而得到触点坐标。

6 监测终端
    监测终端以STC89C52单片机为控制核心，内部集成有语音录放控制、红外热释仪、瓦斯传感器、串口通信模块、键盘及LED指示模块等。其组成框图如图5所示。

    语音录放部分采用ISD2560，该语音器件采用美国ISDN公司独有的直接模拟存储技术DAST(Direct Analog StoreTechnology)，该技术可使音频信息无需经传统的A／D转换和D／A转换即可实现存取，并具有比同等数字存取更高的集成度和音质，同时该器件还具有抗断电功能，支持多次录放操作，可单片使用或级联。其片内E2PROM容量为480 K，有10个地址输入端，寻址能力达1 024位，最多可分600段。ISD2560工作原理：录音时．麦克风采集小信号从MIC进入，经前置放大后从ANA OUT(模拟量输出)输出，经过隔直电容后送入ANAIN(模拟量输入)。进入ANA IN的信号经放大器、自动增益控制(AGC)以及低通滤波器，最后通过模拟收发器写入E2PROM中。在放音模式下，录入的模拟电压在采样时钟的控制下。从模拟存储阵列顺序读出，然后送至功率放大器，由SP+，SP－端输出，直接驱动扬声器。10根地址线，其中A0～A7接到单片机PO口，A8～A9接P2．0~P2．1。而EOM，PD.CE.P／R接到P1口。SP+，SP-直接驱动扬声器，但音量较小；实际设计中使用音频放大器LM386，通过调节电位计R30调整音量。其电路如图6所示。 [p]

    传感器电路瓦斯检测采用KGS-20型可燃气传感器，是一种以二氧化锡为基本敏感材料。专门用于可燃气浓度检测的半导体型气体传感器。具有极高灵敏度和极快响应速度且功耗低。红外传感器采用LHl958，使用BISS0001红外传感信号处理器。该信号处理器具有独立的高输入阻抗运算放大器，可与多种传感器匹配；拥有双向鉴幅器，可有效抑制干扰；内设延迟时间定时器和锁存时间定时器。使用时，运算放大器OPl将热释电红外传感器的输出信号作第一级放大，然后由C30耦合给运算放大器OP2进行第二级放大．再经由电压比较器COPl和COP2构成的双向鉴幅器处理后。检测有效触发信号Vs去启动延迟时间定时器，输出信号Vo经晶体管VT1放大驱动继电器去接通负载。监测部分电路如图7所示。图8为监控终端主程序流程图。

7 结语
    系统以YL-PXA270P实验开发平台为核心，通过综合信息管理，分区信息管理，终端监测3个子系统模块相互连接以及信息交互,实现实名管理，完成信息集中管理，安全监测以及实时记录等功能。实际应用中。综合信息管理作为远程服务器，提供对员工信息的浏览、增加、修改、删除等操作，通过网络与分区信息管理系统交互信息，依靠互联网实现远程连接。分区系统记录本分区内的员工信息以及安全监测日志,并将更新日志实时发送给服务器端。监控终端放置在矿井内，记录读取射频卡信息识别并记录员工的出勤,同时利用传感器实时监控环境。经过测试，系统运行稳定可靠，具有很好的实用性。