Projeto Final SISTEMA DE CONTROLE DE ACESSO À AMBIENTES COM ACIONAMENTO DE VIGILÂNCIA ELETRÔNICA

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1 UNICENP - Centro Universitário Positivo Núcleo de Ciências Exatas e Tecnológicas Curso de Engenharia da Computação Projeto Final SISTEMA DE CONTROLE DE ACESSO À AMBIENTES COM ACIONAMENTO DE VIGILÂNCIA ELETRÔNICA Curitiba 2002

2 Sumário I. LISTA DE ABREVIATURAS... IV II. LISTA DE FIGURAS...V 1. INTRODUÇÃO ESPECIFICAÇÃO DESCRIÇÃO DO PROJETO ESTUDO TEÓRICO Sistema Dedicado Módulo de Comunicação Servidor ESPECIFICAÇÃO DO HARDWARE ESPECIFICAÇÃO DO SOFTWARE VALIDAÇÃO DO PROJETO PROJETO O BANCO DE DADOS A INTERNET A CÂMERA DE VÍDEO A COMUNICAÇÃO A CENTRAL DE CONTROLE O TECLADO DISPOSITIVOS EXTERNOS IMPLEMENTAÇÂO PROTÓTIPO TRABALHOS FUTUROS CONCLUSÃO...57 ii

3 7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ANEXOS...59 Anexo 1 - Lista Geral dos Componentes Eletrônicos...60 Anexo 2 - Diagrama de Fluxo de Dados do Sistema...62 Anexo 3 - Listagem do Código Fonte do Sistema Dedicado...64 Anexo 4 Listam do Código Fonte do Módulo Principal do Servidor...76 iii

4 I. LISTA DE ABREVIATURAS ASP - Active Server Pages (Páginas de Servidor Ativas); CPU - Central Processing Unit; DMA - Direct Memory Access (Acesso Direto á Memória); HTML - HyperText Markup Language.(Linguagem de Marcação de Hiper Textos); HTTP - HyperText transfer Protocol (Protocolo de Transferência de Hiper Texto); IRQ - Interrupt Request; MSB - More Significative Bits (bits mais significados); RAM - Random Access Memory (Memória de Acesso Randômico); ROM - Ready Only Memory (Memória de Apenas Leitura); SGBD - Database Management System (Gerenciador de Banco de Dados); TCP/IP - Transmission Control Protocol/Internet Protocol (Protocolo de controle de transmissão/protocolo de internet); TTL Transistor-Transistor Logic; UART - Universal Assynchronous Receiver Transmitter; USB - Universal Serial Bus. iv

5 II. LISTA DE FIGURAS Figura 1 Diagrama de blocos do sistema...6 Figura 3 Exemplo de acesso ao meio de comunicação comum...16 Figura 2 Esquemático das tabelas e campos utilizados na base de dados...18 Figura 4 Diagrama em blocos do hardware...22 Figura 5 Fluxograma Geral do Sistema de Controle de Acesso à Ambientes com Acionamento de Vigilância Eletrônica...26 Figura 6 Esquemático da estrutura lógica do banco de dados do sistema...30 Figura 7 Detalhes sobre a tabela tblestudante...31 Figura 8 Detalhes sobre a tabela tblcolaborador...31 Figura 9 Detalhes sobre a tabela tblacesso_estudante...32 Figura 10 Detalhes sobre a tabela tblacesso_colaborador...32 Figura 11 Detalhes sobre a tabela tbllaboratorio...33 Figura 12 Interface de principal - Home...34 Figura 13 Interface de cadastro de usuários - Cadastro...35 Figura 14 Interface de acesso aos laboratórios - Acesso...36 Figura 15 Interface de Informações - Informações...37 Figura 16 Tabela de descrição de bytes a serem transmitidos e recebidos...41 Figura 17 Fluxograma de comunicação de envio de mensagens ao servidor Figura 18 Fluxograma de comunicação de recebimentos de mensagens do servidor Figura 19 Figura do sistema microprocessado com o microcontrolador Figura 20 Figura da vista superior do teclado e do circuito interno Figura 21 Circuito elétrico do teclado Figura 22 Fluxograma da rotina de leitura do teclado...48 Figura 23 Circuito elétrico dos dispositivos externos indicadores e solenóide...50 Figura 24 Circuito elétrico sistema de Buzzer...51 Figura 25 Circuito elétrico do sistema do sensor de contato...51 Figura 26 Foto da maquete indicando que a senha é válida...52 Figura 27 Foto da maquete indicando que a senha é válida e que a porta está aberta...53 v

6 1. INTRODUÇÃO Este documento contém a descrição do projeto final do curso de Engenharia da Computação, no ano de 2002, denominado Sistema de Controle de Acesso à Ambientes com Acionamento de Vigilância Eletrônica. O projeto tem a finalidade de monitorar e controlar o acesso de pessoas aos ambientes, salas, laboratórios e etc. O projeto poderá ser implementado no controle de acessos de pessoas aos laboratórios do curso de Engenharia da Computação do Centro Universitário Positivo UNICENP. Com esse sistema tem se um controle maior de quem e quando determinado aluno, professor ou funcionário entrou no laboratório garantindo assim uma melhor fiscalização dos equipamentos. A fiscalização atual da utilização dos laboratórios será melhorada, pois o sistema controlará o acesso aos ambientes através de uma senha a ser digitada em um teclado (interno e outro externo na entrada do laboratório). No momento da digitação da senha e de sua confirmação, será acionada a gravação das imagens do local de entrada com auxílio de uma câmera de vídeo, e que por sua vez será interrompido com o fechamento da porta. Estas imagens poderão ser analisadas toda vez que houver necessidade ou mesmo rotineiramente. O sistema também permitirá a habilitação dos usuários, por parte do administrador, através da internet podendo habilitar ou desabilitar o acesso de determinado usuário a um ambiente em particular, impedindo desta forma a entrada de pessoas não autorizadas aos ambientes. A meta a ser alcançada é o desenvolvimento de um projeto que possibilita o controle de acesso aos laboratórios, permitindo um monitoramento continuo dos usuários através de uma câmera de vídeo que grava as imagens de entrada do ambiente. A interface web possibilita o cadastramento dos usuários e o aprimoramento do conhecimento nas áreas de web, banco de dados. O microcontrolador 8051 possibilita o aprimoramento na área de hardware e programação. Mas o principal objetivo deste projeto é a integração do conhecimento adquirido ao longo do curso. Este projeto pode ser utilizado também em ambientes domésticos, empresariais gerenciando melhor o acesso aos ambientes especificados. 4

7 2. ESPECIFICAÇÃO Neste capítulo descrevemos os itens da especificação do projeto, delimitando o escopo, as características e a funcionalidade do sistema DESCRIÇÃO DO PROJETO O Sistema de Controle de Acesso à Ambientes com Acionamento de Vigilância Eletrônica tem o objetivo de monitorar e controlar o acesso de pessoas a determinados ambientes, neste caso, os laboratórios do curso de Engenharia da Computação do UNICENP. O sistema permitirá a habilitação ou desabilitação da permissão do usuário ao ambiente, sendo o administrador responsável por liberar a permissão a cada usuário remotamente. A página web acessa diretamente a base de dados armazenando as informações referentes a cada usuário cadastrado. O acesso é gerenciado através de um hardware dedicado que faz a recepção das senhas, ou seja, na entrada e na saída do ambiente. Os usuários digitarão suas senhas, por meio de um teclado numérico, que serão validadas pelo sistema através da checagem da base de dados no servidor. As senhas são armazenadas em uma base de dados juntamente com as informações de cada usuário, tais como nome, cargo, turma, matricula, e outras. O sistema também armazena a data e a hora de entrada e de saída de cada usuário do laboratório, que esteja com este sistema. As senhas estarão armazenadas em uma base de dados que será acionada toda vez que uma senha for digitada para a sua validação. Antes de liberar a trava da porta será acionada uma câmera de vídeo que a gravará as imagens durante o acesso, registrando assim os usuários que entraram ou saíram do ambiente. A câmera de vídeo continuará gravando as imagens até o completo fechamento da porta, ou seja, até que o sensor da porta seja acionado. As imagens serão gravadas em arquivos que terão seu endereço e 5

8 nome armazenado na base de dados, relacionadas com registro correspondente à senha que foi utilizada para a entrada ou para a saída do ambiente. Quando a senha digitada for inválida o usuário será informado através de um indicador (led) vermelho, mas quando o usuário digitar três senhas inválidas consecutivas em um intervalo de 30 segundos o usuário sofrerá uma penalidade no tempo de resposta de 30 segundos, ou seja, o sistema não estará disponível nesse intervalo e o indicador (led) vermelho continuará aceso até o fim da penalidade. Já o indicador (led) amarelo é acionado apenas quando o usuário abrir a porta, permanecendo nesse estado até completo fechamento da porta. Entretanto o usuário pode deixar a porta aberta em um intervalo de 30 segundos, sendo que o professor e o funcionário têm um intervalo de 2 minutos para o completo fechamento da porta, desta forma quando esses usuários ultrapassarem o tempo limite de abertura da porta o alarme é acionado, assim permanecendo até o completo fechamento da porta. Na figura 1 pode ser visto o diagrama de blocos do sistema e onde observamos as entradas e saídas do sistema completo. Acionador da porta (Solenóide) Teclado Módulo principal da central de controle Buzzer USB Câmera de vídeo Indicadores luminosos Sistema dedicado Serial Rede Internet Sensor de contato da porta Servidor GDB Sistema dedicado Figura 1 Diagrama de blocos do sistema 6

9 Este sistema é composto por dez módulos: Módulo gerenciamento do banco de dados (GDB), Módulo internet, Módulo da câmera de vídeo, Módulo de comunicação, Módulo teclado, Módulo buzzer, Módulo indicadores, Módulo sensor da porta, Módulo acionador da porta e Módulo principal da central de controle, sendo os mesmos descritos abaixo. Módulo gerenciamento do banco de dados (GDB): neste módulo foi implementada a estrutura da lógica da base de dados, onde está armazenada a informação de quem, quando a data, a hora e o link da imagem do usuário que acessou o ambiente. Este módulo está diretamente relacionado com a validação da entrada ou saída do ambiente e com a página web para proceder à habilitação ou desabilitação de determinado usuário ao laboratório, sendo este módulo gerenciado pelo servidor. Módulo internet: este módulo contém as páginas web que forneceram a interface para o administrador, onde ele pode fazer a habilitação ou desabilitação dos usuários que terão acesso ao ambiente monitorado no servidor. Módulo da câmera de vídeo: nesta etapa o servidor recebe a senha, conferindo com a base de dados e procedendo ao acionamento imediato a gravação das imagens, assim o usuário receberá um aviso dessa liberação através de um indicador (led) verde, continuando a gravar as imagens até o momento do completo fechamento da porta. Contudo, quando não houver a validação da senha também não é acionada a gravação da imagem no servidor, devido a uma opção de projeto, sendo este módulo gerenciado pelo servidor. Módulo de comunicação: este módulo contém o protocolo de comunicação entre o Hardware dedicado e o servidor, por meio de uma interface serial. No protocolo de comunicação, temos a especificação do formato da mensagem que deve ser comunicada e a especificação do formato dos dados da mensagem. Módulo principal da central de controle: neste módulo está implementado o coração do sistema dedicado, ou seja, um sistema microprocessado com o microcontrolador 8051, que gerenciará os dispositivos como, por exemplo, o teclado para recepção das senhas, o solenóide que aciona a abertura da porta, o sensor de contato que informará quando a porta estará fechada para interromper a gravação das imagens, o buzzer, por meio de um som audível, avisará o usuário 7

10 para fechar a porta e os indicadores que informam o usuário do status da senha digitada. Módulo teclado: neste módulo está implementado o software para gerenciamento do teclado, que possibilitará a leitura das teclas digitadas no sistema dedicado e o hardware para a leitura do pressionamento da tecla. Módulo acionador da porta: neste módulo está implementado um software para gerenciamento do solenóide e o hardware que possibilita a abertura da porta com o acionamento do mesmo quando houver a validação da senha. Módulo sensor da porta: este módulo contém um software para gerenciamento do sensor da porta, sendo este sensor acionado apenas com o completo fechamento da porta, assim avisando o servido para encerrar a gravação da imagem. Módulo buzzer: este módulo contém um software que gerencia o buzzer (alarme), sendo acionado sempre que a porta ultrapassar o tempo máximo de abertura, desta forma avisando o usuário que a porta está aberta e que deve ser fechada, permanecendo acionado até o completo fechamento da porta. Módulo indicadores: neste módulo contém três indicadores (leds) verde, vermelho e amarelo, sendo o indicador verde acionado quando ocorrer uma senha válida, o indicador vermelho é acionado quando ocorrer uma senha inválida e o indicador amarelo é acionado sempre que a porta estiver aberta, desta forma comunicando o status do sistema para o usuário. 8

11 2.2. ESTUDO TEÓRICO Nesta etapa descrevemos os conceitos e formulações que são utilizados no desenvolvimento do projeto e que delimitaram as características e funcionalidades do sistema Sistema Dedicado O coração do sistema dedicado é o microcontrolador 8051, que é amplamente utilizado para o desenvolvimento de projetos, isto devido sua versatilidade, dimensões reduzidas e possuir uma arquitetura que se constitui em ser um sistema completo e compacto. Um microcontrolador é um microprocessador voltado para aplicações de controle. O microprocessador é um processador também chamado de CPU (Central Processing Unit), mas que está contido em um único encapsulamento, e que é responsável por buscar, decodificar e executar as instruções dos programas. Ao conjunto das instruções chamamos de "linguagem de máquina", e é própria para cada tipo de processador. A linguagem de máquina é composta de comandos muito simples, como operações aritméticas e lógicas, leituras, gravações, comparações e movimentações de dados. Essas instruções simples, quando agrupadas, formam o que chamamos de programas de computador. Um microprocessador realiza operações de leitura e escrita da memória, onde estão armazenados os dados e as instruções. Nessas leituras o microprocessador recebe as instruções a serem executadas e os dados a serem processados. Já as operações de escrita de dados na memória servem para armazenar os resultados intermediários e finais do processamento para posterior utilização. O microprocessador também é capaz de ler os dados provenientes dos dispositivos de entrada e saída como teclado, bem como enviar os dados para o vídeo ou para a 9

12 impressora. Essas operações são chamadas de operação de entrada e saída (E/S). Ou seja, neste projeto o sistema dedicado tem como função o gerenciamento de dispositivos de entrada e saída como o sensor de contato, o teclado, o acionamento do solenóide da porta e o buzzer que avisará o usuário para fechar por completo a porta. O microcontrolador 8051 é de 8 bits, composto por 4 portas de entrada e saída paralelas, contadores/temporizadores, serial full-duplex, RAM interna de 128 bytes, e que pode conter EPROM ou ROM embutida. Ele pode trabalhar com um clock de até 12MHz e é o mais popular dentre os microcontroladores. O microcontrolador 8051 pode trabalhar com até 64Kbytes na memória de programa e 64Kbytes de memória de dados isoladamente, além da sua RAM interna. O 8051 também tem capacidade para expansão da memória interna de programa de 4Kbytes à 64Kbytes, sendo colocados mais de 60Kbytes externos, ou então utilizar 64Kbytes de memória de programa totalmente externa. O microcontrolador 8051 possui memória ROM internamente no chip, onde podem ser gravadas as instruções dos programas. Existe, porém, microprocessadores equivalentes, como o 8731 que possui EEPROM e o 8031, que não possui memória ROM no chip [2]. Isso significa que deve ser construído um sistema mínimo com a conexão de uma memória ROM externa ao microprocessador. Este será o tipo de microprocessador utilizado no projeto por favorecer maior facilidade na gravação dos dados na memória de leitura (ROM). Em termos de software o 8051 permite a execução de complexas operações aritméticas e lógicas (multiplicação, divisão, permite deslocamento de bits, entre tantas outras). A programação do microcontrolador 8051 pode ser feita em Assembly (código de montagem), podendo realizar a simulação da execução do código em um software específico o AVSIM 8051 (Simulador/Debugger da Avocet Systems). Isso facilita o trabalho de programação, por oferecer um nível um pouco mais alto em relação à programação direta em código binário. O sistema dedicado é composto por seis módulos, sendo cada módulo descrito a seguir: Módulo principal da central de controle O módulo principal de central de controle é responsável pelo gerenciamento dos dispositivos de entrada e saída como teclado que faz a recepção das senhas, o acionamento 10

13 do solenóide que possibilita a abertura da porta, os indicadores que informam o usuário do status do sistema, o sensor da porta que comunica o completo fechamento da porta e o buzzer que avisa o usuário para fechar inteiramente a porta. O módulo teclado faz a leitura constante do teclado, onde é averiguado se a tecla foi pressionada, quando o usuário digitar a senha e confirmar, a mesma é transmitida para o servidor para fazer sua validação com a base de dados. O módulo acionador da porta faz o acionamento do solenóide (acionador da porta), quando a senha for válida, possibilitando assim a abertura da mesma. Enquanto a porta permanecer aberta o indicador (led) amarelo permanece acionado, mas quando o usuário deixar a porta aberta por mais de 30 segundos é acionado um alarme avisando o usuário que deve fechar a porta, mas quando esse usuário for um professor ou um funcionário tem um tempo de 2 minutos para fechar a porta antes que o alarme seja acionado. Quando a porta for fechada o sensor de contato é acionado enviando assim um sinal para o sistema, onde o mesmo informa o servidor para interromper a gravação das imagens. Contudo quando a senha for inválida o sistema aciona o indicador (led) vermelho para avisar o usuário do status de sua senha. Quando o usuário digitar três senhas inválidas consecutivas em um intervalo de tempo de 30 segundos, o sistema gera uma penalidade ao usuário no tempo de resposta de 30 segundos sem poder digitar uma nova senha e o indicador (led) vermelho continua acesso até o fim dessa penalidade. Módulo teclado Neste módulo utilizamos um teclado numérico de 12 teclas, devido o seu tamanho e pelo fato de ser facilmente encontrado no mercado. Assim este teclado faz a recepção da senha e o envio da senha para validação da mesma pelo servidor. Os teclados funcionam de modo semelhante, embora com variações decorrentes da sua capacidade de teclas, rapidez de resposta desejada e custo. Um teclado típico funciona da seguinte maneira: Detecção do pressionamento de uma tecla: função que efetua uma varredura periódica ao teclado para detectar o pressionar de uma tecla. Geração do código correspondente à identificação da tecla pressionada: no caso significa a geração, por um circuito codificador de colunas e linhas, de um código binário (7 bits) referente à tecla pressionada, denominada de código de varredura. 11

14 Geração de um sinal de interrupção: a leitura da tecla pressionada faz com que o microprocessador tome providências relativas à identificação da tecla em questão ao seu valor seja passado ao programa corrente. O sistema dedicado armazena o valor das teclas pressionadas fazendo um shift e armazenando sempre os últimos seis dígitos, esperando assim que o usuário pressione a tecla de confirma para enviar para o servidor a senha armazenada para sua validação. Módulo buzzer Neste módulo utilizamos um buzzer que é o alarme do sistema para comunicar o usuário que a porta do laboratório está aberta e ultrapassou o tempo máximo de abertura da porta. Esse hardware também é acionado toda vez que o usuário pressionar uma tecla do teclado (sem estar em penalidade). Módulo indicadores Neste módulo utiliza indicadores (leds) para comunicar o usuário do status do sistema, sendo um verde, um vermelho e um amarelo. O indicador verde é acionado quando o sistema dedicado receber a mensagem de senha válida, mas quando o sistema dedicado receber a mensagem de senha inválida é acionado o indicador vermelho. O indicador amarelo é acionado sempre que a porta do ambiente for aberta, permanecendo nesse estado até o completo fechamento da porta. Módulo sensor da porta Neste módulo utilizamos um sensor de contato para comunicar o servidor que a porta do ambiente está fechada. Esse hardware é acionado sempre que a porta do laboratório estiver aberta, sendo posteriormente fechada, assim transmitindo para o servidor a mensagem que a porta do ambiente está fechada e encerrando a gravação da imagem do local. Módulo acionador da porta Neste módulo utilizamos um solenóide que possibilita a abertura da porta mediante a validação da senha, sendo esse acionado apenas quando houver senha válida. 12

15 Módulo de Comunicação Neste módulo são estabelecidas as formas de comunicação entre os sistemas microprocessador e o servidor, onde as regras e os formatos de comunicação entre os diversos módulos. A porta serial é a interface do servidor com o sistema microprocessado e a porta USB (Universal Serial Bus) que conecta o servidor com a câmera de vídeo. Também é definida a estrutura do protocolo de comunicação de cada uma das interfaces, onde há a especificação das mensagens e dos formatos para a comunicação. O protocolo de comunicação é a forma de padronizar a comunicação entre os processos que executam uma determina tarefa entre computadores ou entre os computadores e os dispositivos estabelecendo desta forma a especificação das mensagens e o formato das mesmas. Comunicação Serial A comunicação serial é utilizada para a conexão entre o sistema dedicado e o servidor, visto que só envia um bit de cada vez, sendo normalmente utilizada em periféricos de baixa velocidade ou cuja transmissão é típica de transmissão bit a bit, em um computador padrão. O teclado e o mouse são dispositivos que realizam comunicação serial. Como a transmissão é bit a bit, é necessário que o receptor e o transmissor estejam sincronizados bit a bit, isto é, o transmissor transmite os bits sempre com a mesma velocidade e, conseqüentemente, todos os bits terão a mesma duração no tempo. O microcontrolador 8051 tem um canal de comunicação serial full-duplex duplamente bufferizado que pode ser programado para operar nos modos síncrono ou assíncrono com taxa de transmissão variável e quadro de transmissão de 8, 10 ou 11 bits [2]. O canal de comunicação full-duplex é o tipo de comunicação entre dispositivos, onde a transmissão funciona exclusivamente como canal de recepção de um dispositivo e do outro e vice-versa. Com a utilização da comunicação full-duplex, ambos os dispositivos podem enviar e receber ao mesmo tempo sem os problemas de colisões que de outro modo resultariam de transmissões simultâneas [3]. O computador contém normalmente uma interface de comunicação serial, seguindo o padrão RS-232, este padrão define que o sinal de nível alto ou 1 lógico tem como tensão 13

16 12 V, e o sinal de nível baixo ou 0 lógico, tem como tensão 12 V, isto é utilizado para que seja possível fazer a comunicação em uma distância aproximada de 200 metros sem perder os dados por causa de ruído na linha [4]. Existe uma diferença entre os padrões de comunicação do microcontrolador e do computador, desta forma é necessária à conversão de um padrão para outro, feita no sistema microprocessado, outro detalhe é a configuração de registradores, tanto do lado do microcontrolador e do servidor para que os dois operem da mesma forma e seja possível estabelecer uma comunicação entre os dois dispositivos. Comunicação USB (Universal Serial Bus) A comunicação USB é utilizada para conectar o servidor com a câmera de vídeo e aproveita os benefícios da arquitetura plug-and-play, ou seja, não necessitam mais efetuar configurações de recursos de hardware, como nos quebra-cabeças dos "dip-switches" e "jumpers", para a definição de IRQ s (Interrupt Request), canais de DMA (Direct Memory Access) ou endereços de E/S. O USB utiliza um conector universal que permite a instalação e remoção de periféricos sem abrir o computador. E, ainda, com a característica de inserção e remoção automáticas, os periféricos podem ser instalados e removidos a qualquer momento, mesmo com o computador ligado e inicializado. Além da facilidade de utilização de periféricos convencionais, o USB abre caminho para novas aplicações, como a integração computador/telefonia e jogos multiusuários. Dois importantes atributos do USB são também destacados: a compatibilidade universal, pois nada impede que o USB seja aproveitado por outra arquitetura, e a simplicidade no projeto de periféricos, pois são eliminados diversos custos, como o de interfaces auxiliares (ex: alguns scanners e CD ROM). O USB pode ser usado com a maioria dos periféricos de computadores, tais como: controladoras de vídeo, drives de CD ROM, joysticks, unidades de fita, drives de discoflexível externos, scanners ou impressoras. A taxa de transmissão especificada de 12 Megabits/s também acomoda uma nova geração de periféricos, incluindo os produtos baseados em vídeo (ex: câmeras digitais) [5]. Como o padrão USB é ideal para periféricos de vídeo de baixa e média velocidade será utilizada o mesmo para a conexão com a câmera e o computador. A transmissão de dados via USB é baseada no envio de pacotes. A transmissão começa quando o controlador Host envia um pacote (Token Packet) descrevendo o tipo e a 14

17 direção da transmissão, o endereço do dispositivo USB e o referido número de endpoint. A transmissão de dados pode ser realizada tanto do Host para o dispositivo quanto em sentido inverso. O dispositivo USB decodifica o campo de endereço, reconhecendo que o pacote lhe é devido. A seguir, a fonte da transmissão envia um pacote de dados (Data Packet) ou indica que não há dados a transferir. O destino responde com um pacote de Handshake (Handshake Packet) indicando se a transferência obteve sucesso. O USB utiliza três tipos de pacotes: Token, Data e Handshake Packets, como descrito em [6]: PID (Packet Identifier): composto de oito bits. Os quatro mais significativos identificam e descrevem o pacote e os restantes são bits de verificação para prevenção de erros (check bits). Esses check bits são constituídos pelo complemento um dos quatros bits identificadores; ADDR (Address): endereço do dispositivo USB envolvido. Composto de 7 bits, limita o número de dispositivos endereçáveis em 127; ENDP (Endpoint): possui 4 bits que representam o número do endpoint envolvido. Permite maior flexibilidade no endereçamento de funções que necessitem de mais de um subcanal; CRC (Cyclic Redundancy Checks): bits destinados à detecção de erros na transmissão; DATA: bits de dados. Comunicação TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) A comunicação TCP/IP é utilizada para a conexão do servidor com a internet, sendo a internet uma rede mundial de computadores que utiliza um protocolo de rede padrão, o TCP/IP para que um computador de uma determinada marca e/ou sistema operacional possa se comunicar com os demais computadores da internet. Na verdade, a internet não é apenas uma rede de computadores, mas uma rede de redes ou um emaranhado de redes, assim do inglês Web significa em português teia de aranha, ou seja, podemos então entender que internet é uma grande rede ou teia de computadores, como descrito em [7]. Uma rede de computadores é um conjunto de dois ou mais computadores onde a partir de um meio de comunicação é possível à troca de informações entre eles. Para ser 15

18 capaz de comunicar em uma rede, um computador deve ser capaz de acessar um meio de comunicação comum a todos e trocar informações utilizando o mesmo protocolo de comunicações das outras máquinas, como visto na figura 3. 1 Computador Tráfego de dados 2 computadores em rede Tráfego de dados Vários computadores em rede Figura 3 Exemplo de acesso ao meio de comunicação comum Para que dois ou mais computadores comuniquem entre si, é preciso que se utilize o mesmo protocolo de comunicação, assim deve ser definido qual a linguagem que deve ser utilizada para se comunicar, esta linguagem deve ser de compreensão de todos os computadores. Na internet, o protocolo padrão utilizado pelas máquinas é o TCP/IP. O TCP/IP define uma pilha de camadas de comunicação, cada uma com um protocolo próprio. Mas a camada que mais interessa aos usuários é a camada de aplicação, onde milhares de usuários ao redor do planeta utilizam o protocolo HTTP (HyperText Transport Protocol) para navegar em páginas e mais páginas HTML. O HTTP é um dos protocolos mais utilizados na camada de aplicação e é responsável pela grande popularização da Internet devido a sua funcionalidade, como descrito no Manual da Internet [7]. 16

19 Servidor Os próximos módulos necessitam do auxílio do servidor para o gerenciamento e armazenamento das informações e a implementação da interface do usuário para a conexão com a web. Também é um sistema que gerencia as mensagens enviadas e recebidas do sistema microprocessado e da câmera de vídeo, além da base de dados. Módulo Gerenciador de Banco de Dados (GDB) O GDB (Database Management) é um sistema que armazena dados em computador, ou seja, seu objetivo é registrar e manter informações de forma segura e que seja conveniente quanto eficiente para a recuperação e armazenamento das informações. Neste projeto usaremos uma página web para o acesso ao banco de dados, ou seja, é a página web que permite o administrador habilitar ou desabilitar o acesso ao ambiente de determinado usuário. Neste banco de dados teremos as seguintes informações: Nome; Turma do aluno; Matrícula; Senha; Cargo; Data e hora da entrada/saída do usuário ao ambiente; Nome do laboratório; Localização do laboratório. O armazenamento das informações é feito utilizando o banco de dados ACCESS, pois inicialmente necessitamos apenas de cinco tabelas para armazenar as informações. O esquemático das tabelas com os campos utilizados pode ser visto na figura 2. 17

20 tblcolaborador Nome Matricula Cargo Senha tblestudante Nome Turma Matricula Senha tbllaboratório Nome_lab Localização tblacesso_estudante Data/Hora ID_Estudante ID_Laboratório Nome_Imagem Localização_Imagem tblacesso_colaborador Data/Hora ID_Colaborador ID_Laboratório Nome_Imagem Localização_Imagem Figura 2 Esquemático das tabelas e campos utilizados na base de dados Módulo Internet Neste módulo é realizada a implementação de um portal de acesso, onde três páginas Web farão a interface com o administrador permitido que o mesmo tenha liberdade de habilitar ou desabilitar a permissão de acesso dos usuários ao ambiente, como também inserir e excluir usuários da base de dados e a buscar dos mesmos. Na página de cadastro o administrador pode inserir usuários preenchendo os campos de nome, cargo ou turma, senha e matricula, excluir usuários preenchendo apenas o campo de matricula e fazer busca de usuários preenchendo o campo de nome ou matricula. Na página de acesso o administrador pode habilitar ou desabilitar a permissão de acesso do usuário para os ambientes desejados, como também fazer a busca de todos os usuários habilitados para um determinado laboratório. Na página de informações o administrador pode visualizar a data, a hora e o laboratório que os usuários acessaram o ambiente. Essas páginas são desenvolvidas utilizando a linguagem ASP (Active Server Pages) e HTML (HyperText Markup Language), sendo este módulo gerenciado pelo servidor. Módulo da Câmera de Vídeo Após a validação da senha, o software de gerenciamento da câmera de vídeo recebe um comando onde informa ao servidor que inicie a gravação da imagem. A câmera de vídeo grava as imagens dos usuários em um tempo máximo de 30 segundos, mas quando esse usuário for um professor ou um funcionário terá um tempo de 2 minutos de gravação, no entanto se a porta for fechada antes do tempo estipulado à câmera encerrará a gravação 18

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