專利名稱：：Ic卡讀寫器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實用新型涉及一種軌道交通用的自動售檢票設(shè)備，特別是一種自動售檢票設(shè)備的非接觸式ic卡讀寫器模塊。
背景技術(shù)：
：目前市場上的非接觸式IC卡讀寫器產(chǎn)品較多，通常為兩類1、單一制式IC卡的讀寫，少量簡單復(fù)合型；2、基于8位MCU單片機的硬件平臺產(chǎn)品。對于第一類型，市場上多數(shù)為IS014443TYPEA型讀寫器，少量有IS14443TYPEB型讀寫器，復(fù)合型的國內(nèi)目前只有IS014443TYPEA/B兼容型，國外新加坡有TYPEB/C兼容型的讀寫器，隨著近距離無線通信NFC技術(shù)(TYPEA/C技術(shù)的演變)的日益成熟及應(yīng)用發(fā)展，實際上目前的國際非接觸IC卡標(biāo)準(zhǔn)主流將以TYPEA/C為主，大量的非基礎(chǔ)IC卡應(yīng)用將以TYPEA/C卡技術(shù)為趨勢(如深圳通和深圳地鐵)，在這種技術(shù)需求下，原先這種單一制式或簡單復(fù)合型的讀寫器就不能滿足應(yīng)用需求了，個別產(chǎn)品采用了兩個制式的讀寫模塊共用一個天線的疊加方案，這種方案臨時性的解決了此種應(yīng)用需求，但成本較高，而且兩個制式讀寫模塊間的RF干擾和天線匹配等都存在較大的問題，實際應(yīng)用效果不理想。對于第二類型，采用8位MCU硬件平臺將大大限制硬件資源的擴展及功能的延伸，尤其對于嵌入式軟件制約較大，很難實現(xiàn)復(fù)雜應(yīng)用軟件。同類產(chǎn)品的軟件現(xiàn)有技術(shù)背景非接觸式IC卡讀寫器產(chǎn)品的軟件接口設(shè)計基本都為純驅(qū)動命令性模式，僅適合于簡單門禁、停車場、考勤等領(lǐng)域，不具備多應(yīng)用共享的平臺基礎(chǔ)。軌道交通應(yīng)用領(lǐng)域更是如此，早期的軌道交通建設(shè)體系結(jié)構(gòu)較為單一，表現(xiàn)形式為一條線路，一個運營商，一個集成商，一個設(shè)備商(或與系統(tǒng)集成商為一體)的單一結(jié)構(gòu)化體系模式；如圖1所示，反映了這種體系結(jié)構(gòu)及與讀寫器的設(shè)計關(guān)系，在這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)體系下，集成于各終端設(shè)備中的讀寫器采用與卡規(guī)劃應(yīng)用、系統(tǒng)業(yè)務(wù)完全無關(guān)的純驅(qū)動性方式，讀寫器的這種方式較適合此種簡單的系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)。讀寫器在新軌道交通AFC系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)下的分析隨著軌道交通的發(fā)展，上文描述的這種單一結(jié)構(gòu)體系的AFC逐步出現(xiàn)了復(fù)雜多結(jié)構(gòu)體系的變化。這種新軌道交通建設(shè)體系的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，表現(xiàn)形式為多條線路，多個運營商，多個集成商，多個設(shè)備商的結(jié)構(gòu)化體系模式；而且由于多線路并行運營的原因，為實現(xiàn)互聯(lián)互通、清分清算、統(tǒng)一規(guī)劃管理的目的，在AFC系統(tǒng)出現(xiàn)了ACC最高結(jié)構(gòu)層的設(shè)置。如圖2所示，反映了讀寫器所處的這種新體系結(jié)構(gòu)環(huán)境從圖種可看出，由于多線路多運營商的存在，為實現(xiàn)互聯(lián)互通，將原來單一線路下單一運營商所做的票卡、讀寫器規(guī)劃管理的工作轉(zhuǎn)移到了ACC層面。在這種新的復(fù)雜系統(tǒng)結(jié)構(gòu)體系下，讀寫器的設(shè)計方式若繼續(xù)采用原單一體系結(jié)構(gòu)下的純驅(qū)動型設(shè)計模式，將會有以下兩個主要問題產(chǎn)生票卡數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)規(guī)劃設(shè)計、票卡密鑰安全設(shè)計、票卡應(yīng)用設(shè)計、讀寫器安全設(shè)計等相關(guān)設(shè)計必須向體系中的所有系統(tǒng)集成商和設(shè)備商開放，此些設(shè)計關(guān)聯(lián)系統(tǒng)的安全性，面向多廠商的開放性，將使系統(tǒng)安全性降低，風(fēng)險加大。所有系統(tǒng)集成商和設(shè)備商都要和ACC做與票卡、讀寫器設(shè)計相關(guān)的接口工作，不僅系統(tǒng)開發(fā)復(fù)雜化、重復(fù)化，也降低了新線路開發(fā)建設(shè)的速度，一定程度上也造成了資源、投資費用的浪費，更重要的降低了系統(tǒng)擴展設(shè)計、變化的靈活性。這主要體現(xiàn)在以下兩方面1、發(fā)行新卡型(新的卡芯片)時，不僅所有的讀寫器要做設(shè)計升級，所有的設(shè)備商都要做軟件設(shè)計升級；2、發(fā)行新的票種或票卡數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)規(guī)劃變化時，所有的設(shè)備商都要做軟件設(shè)計升級。根據(jù)上述分析，原來純驅(qū)動性的讀寫器已經(jīng)不適應(yīng)新的多線網(wǎng)下的軌道交通AFC體系結(jié)構(gòu)。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種IC卡讀寫器，要解決的技術(shù)問題是滿足多射頻卡應(yīng)用的需求。本實用新型采用以下技術(shù)方案一種IC卡讀卡器，所述IC卡讀卡器由讀寫模塊和天線板組成；讀寫模塊由主板和輸入/輸出板組成。本實用新型是CUP采用嵌入式處理器ARM9芯片。本實用新型的天線板采用標(biāo)準(zhǔn)尺寸的天線板和乘客顯示器天線板。本實用新型的ARM9芯片通過地址總線和數(shù)據(jù)總線連接非易失閃存器、閃存器、同步動態(tài)隨機存取存儲器，通過I2C總線連接寄存器、時鐘電路，通過SPI總線連接SD卡接口、存儲器，通過網(wǎng)絡(luò)連接網(wǎng)口接口，通過8位總線緩沖器連接數(shù)據(jù)總線，通過片選譯碼擴展器連接片選線，ARM9芯片連接地址線，留有IO擴展口、4路串口、HOST/DEVICEUSB接口、JTAG接口、DBGU接□。本實用新型的非易失閃存器為2片4M字節(jié)，閃存器為64M字節(jié)，同步動態(tài)隨機存取存儲器為256Mbit，寄存器為512字節(jié)，存儲器為32Mbit。本實用新型的輸入/輸出板包含SAM讀卡模塊接口電路、射頻電路、擴展USB接口、蜂鳴器與發(fā)光二極管、直流/直流轉(zhuǎn)換器、JTAG下載接口、DBGU調(diào)試接口、網(wǎng)絡(luò)J45接口、l路HOSTUSB接口、2路DEVICEUSB接口、2路RS232接口、1路RS422接口、電源接口、同軸天線接口；所述擴展USB接口接USB線，蜂鳴器、SAM讀卡模塊接口電路、擴展USB接口、射頻卡模塊接IO擴展線，SAM讀卡模塊接口電路、擴展USB接口、射頻卡模塊分別接數(shù)據(jù)總線、地址總線、片選線，4路串口分別接2路配電平轉(zhuǎn)接模塊、讀寫模塊、RS422、RS485接口，讀寫模塊還分別與射頻卡模塊和天線接口連接，RS422、RS485接口接多機通信接口。本實用新型的射頻電路采用集成多制式的RF調(diào)制解調(diào)及編解碼電路，其發(fā)射頻率為13.56MHZ，直流/直流轉(zhuǎn)換器為12V電源轉(zhuǎn)5V電路，讀卡模塊接口電路包含RC531和M220、所羅門模塊電路，擴展USB接口為D12電路。本實用新型的IC卡讀卡器的底層為啟動基本輸入輸出系統(tǒng)，向上依次為操作驅(qū)動模塊、卡應(yīng)用模塊、主控應(yīng)用調(diào)度模塊。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，在硬件平臺上采用了ARM9電路，RF射頻電路采用單一集成電路模式實現(xiàn)多種射頻卡編解碼、調(diào)制解調(diào)兼容處理，可靠性高，解決原有模式的干擾和匹配問題，并可兼容處理IS014443TYPEA、IS014443TYPEB和FELICA(TYPEC)三種國際標(biāo)準(zhǔn)的射頻卡，軟件層次較高，可處理多應(yīng)用系統(tǒng)，價格便宜。圖1是早期軌道交通建設(shè)體系結(jié)構(gòu)圖。圖2是現(xiàn)在軌道交通建設(shè)體系結(jié)構(gòu)圖。圖3是本實用新型實施例的讀寫器模塊構(gòu)成圖。圖4是本實用新型實施例的主板原理圖。圖5是本實用新型實施例的輸入/輸出板原理圖。圖6是本實用新型實施例的輸入/輸出板構(gòu)成圖。圖7是本實用新型實施例軟件架構(gòu)圖(一)。圖8是本實用新型實施例軟件架構(gòu)圖(二)。具體實施方式以下結(jié)合附圖和實施利對本實用新型作進一步詳細說明。本實用新型的IC卡讀寫器，總體的技術(shù)方案為采用ARM9硬件平臺，通過集成式單RF射頻電路進行IS014443TYPEA、IS014443TYPEB及FELICA(TYPEC)三種射頻卡的兼容讀寫處理，軟件在嵌入式OS下按應(yīng)用進行層次結(jié)構(gòu)性模塊化設(shè)計。本實用新型的IC卡讀寫器，由讀寫模塊和天線板組成。天線板有2種，即標(biāo)準(zhǔn)尺寸的天線板和乘客顯示器天線板。如圖3所示，讀寫模塊由主板和輸入/輸出IO板組成。主板包含CUP、閃存器NANDFLASH、2片非易失閃存器NORFLASH、同步動態(tài)隨機存取存儲器SDRAM、寄存器(鐵電存儲器)FRAM、存儲器SPI、總線D0-7驅(qū)動隔離電路、鐘電路RTC、網(wǎng)絡(luò)芯片、5V轉(zhuǎn)1.8V和3.3V電路、1個SD卡接口。CUP采用嵌入式處理器ARM9芯片，讀寫模塊主板中存儲器功能描述見表1。如圖4所示，主板的ARM9芯片通過地址總線和數(shù)據(jù)總線連接非易失閃存器NORFLASH、閃存器NANDFLASH、同步動態(tài)隨機存取存儲器SDRAM，通過I2C總線連接寄存器FRAM、時鐘時鐘電路RTC，通過SPI總線連接SD卡接口、存儲器SPI，通過網(wǎng)絡(luò)連接網(wǎng)口接口，通過8位總線緩沖器連接數(shù)據(jù)總線，通過片選譯碼擴展器連接片選線，ARM9芯片連接地址線，留有IO擴展口、4路串口、HOST/DEVICEUSB接口、JTAG接口、DBGU接口。如圖6所示，10板包含SAM讀卡模塊接口電路、射頻RF電路、擴展USB接口、蜂鳴器BUZZER與發(fā)光二極管LED、直流/直流DC-DC轉(zhuǎn)換器、JTAG下載接口、DBGU調(diào)試接口、網(wǎng)絡(luò)J45接口、1路HOSTUSB接口、2路DEVICEUSB接口、2路RS232接口、1路RS422接口、電源接口、同軸天線接口。射頻RF電路采用集成多制式的RF調(diào)制解調(diào)及編解碼電路設(shè)計，其發(fā)射頻率為13.56MHZ，DC-DC轉(zhuǎn)換器為12V電源轉(zhuǎn)5V電路，讀卡模塊接口電路包含RC531和M220、所羅門模塊電路，擴展USB接口為D12電路。如圖5所示，擴展USB接口接USB線，蜂鳴器、SAM讀卡模塊接口電路、擴展USB接口、射頻卡MIFARE模塊接IO擴展線，SAM讀卡模塊接口電路、擴展USB接口、射頻卡MIFARE模塊分別接數(shù)據(jù)總線、地址總線、片選線，4路串口分別接2路配電平轉(zhuǎn)接模塊、讀寫模塊、RS422、RS485接口，讀寫模塊還分別與射頻卡MIFARE模塊和天線接口連接，RS422、RS485接口接多機通信接口。如圖7所示，本實用新型的軟件架構(gòu)為底層為啟動基本輸入輸出系統(tǒng)BIOS，向上依次為操作驅(qū)動模塊、卡應(yīng)用模塊、主控應(yīng)用調(diào)度模塊。如圖8所示，啟動BIOS為硬件實體構(gòu)成，卡應(yīng)用模塊為深圳通應(yīng)用模塊和香港八達通應(yīng)用模塊或其他應(yīng)用模塊。本實用新型的工作過程為ARM9CPU復(fù)位啟動后，根據(jù)上位命令發(fā)出尋卡數(shù)據(jù)信號，信號輸入RF射頻電路后，根據(jù)不同的制式，RF射頻電路產(chǎn)生相應(yīng)的調(diào)制編碼射頻信號，卡片接收到RF射頻信號后，RF基站再以對應(yīng)的解調(diào)和解碼制式輸出信號數(shù)據(jù)至ARM9CPU,ARM9CPU控制其它存儲器和通訊接口電路完成整個讀寫卡應(yīng)用流程。本實用新型兼容IS014443TYPEA/B和FELICA(TYPEC)三種國際標(biāo)準(zhǔn)制式非接觸IC卡的讀寫，滿足多射頻卡應(yīng)用的需求，解決基于線網(wǎng)軌道交通復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系下的讀寫器應(yīng)用、在各方相對獨立的情況下可實現(xiàn)多應(yīng)用的共享讀寫器開發(fā)平臺，實現(xiàn)硬件資源的可在線配置擴展及升級。本實用新型應(yīng)用于深圳通/軌道交通自動售檢票系統(tǒng)，以實現(xiàn)簡單快速的ABC多標(biāo)準(zhǔn)射頻卡的讀寫處理兼容產(chǎn)品。產(chǎn)品兼容Felica卡(TYPEC)及IS014443TYPEA/B卡的處理，且滿足了軌道交通多層次體系的多應(yīng)用需求。本實用新型的功能為具備通訊協(xié)議命令接口，可支持非接觸IC卡、SAM卡操作、其它模塊設(shè)置操作的基本命令接口；可讀寫符合ISO/IEC14443(1-4)TYPEA標(biāo)準(zhǔn)的非接觸IC卡，包括PHILIPSMifareClassic系列(M1S50、M1S70、Ultralight、DESFIRE等)相關(guān)廠商的產(chǎn)品及兼容類產(chǎn)品；可讀寫符合ISO/IEC14443(1-4)TYPEB標(biāo)準(zhǔn)的非接觸IC卡；可讀寫符合ISO/IEC18092標(biāo)準(zhǔn)的SONYFelica系列(TYPEC)的非接觸IC卡(含RC-S831、RC-S833、RC-S919等)；支持非接觸IC卡的防沖突功能；支持符合ISO/IEC7816標(biāo)準(zhǔn)及建設(shè)部標(biāo)準(zhǔn)的SAM卡驅(qū)動，可驅(qū)動操作不少于4個SAM卡的多應(yīng)用安全處理機制；每個SAM卡支持在不同工作頻率下以不同的波特率獨立工作；具備安全認證模塊或機制，TYPEA/B/C卡均支持由讀寫器內(nèi)的SAM卡完成IC卡的安全認證；TYPEA/B卡SAM安全認證符合ISO/IEC7816標(biāo)準(zhǔn)及密鑰系統(tǒng)相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)；SONYFelica(TYPEC)卡SAM安全認證符合SONYFelica卡相關(guān)密鑰安全體系及深圳通密鑰體系；支持PHILIPSMifareCryptol加密算法；讀寫器具有4字節(jié)全球唯一的硬件序列號電子標(biāo)識，可通過接口命令讀取；讀寫器具有軟件版本管理功能，軟件版本號可通過接口命令讀取；讀寫器具備非易失性存儲資源，可存儲系統(tǒng)工作參數(shù)及各種應(yīng)用數(shù)據(jù)；讀寫器具備實時時鐘；讀寫器具有1個蜂鳴器、1個電源指示燈、2個用戶LED指示燈的人機界面；讀寫器具有RS232、USB串行通信接口；讀寫器天線具有鐵氧體屏蔽設(shè)計；讀寫器程序可通過ISP下載接口進行升級更新；電源輸入具有反接保護及短路、過流、高壓保護功能；讀寫器帶硬件外部看門狗，具備硬件自恢復(fù)功能。本實用新型的特點為支持新票種(或卡型)的引入；適應(yīng)票卡數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)升級變化的可能性；支持不同終端設(shè)備的接入；支持新終端設(shè)備商的接入；支持不同軌道運營商系統(tǒng)下的應(yīng)用；支持跨行業(yè)應(yīng)用；滿足ACC的統(tǒng)一建設(shè)規(guī)劃及運營需求;安全性高；兼容香港八達通票卡，可對八達通票卡在深圳軌道系統(tǒng)實現(xiàn)交易，互聯(lián)互通。表l讀寫模塊主板中存儲器功能描述<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>權(quán)利要求1.一種IC卡讀卡器，其特征在于所述IC卡讀卡器由讀寫模塊和天線板組成；讀寫模塊由主板和輸入/輸出板組成。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的IC卡讀卡器，其特征在于所述CUP采用嵌入式處理器ARM9芯片。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的IC卡讀卡器，其特征在于所述天線板采用標(biāo)準(zhǔn)尺寸的天線板和乘客顯示器天線板。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的IC卡讀卡器，其特征在于所述ARM9芯片通過地址總線和數(shù)據(jù)總線連接非易失閃存器、閃存器、同步動態(tài)隨機存取存儲器，通過I2C總線連接寄存器、時鐘電路，通過SPI總線連接SD卡接口、存儲器，通過網(wǎng)絡(luò)連接網(wǎng)口接口，通過8位總線緩沖器連接數(shù)據(jù)總線，通過片選譯碼擴展器連接片選線，ARM9芯片連接地址線，留有10擴展口、4路串口、HOST/DEVICEUSB接口、JTAG接口、DBGU接口。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的IC卡讀卡器，其特征在于所述非易失閃存器為2片4M字節(jié)，閃存器為64M字節(jié)，同步動態(tài)隨機存取存儲器為256Mbit，寄存器為512字節(jié)，存儲器為32Mbit。6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的IC卡讀卡器，其特征在于所述輸入/輸出板包含SAM讀卡模塊接口電路、射頻電路、擴展USB接口、蜂鳴器與發(fā)光二極管、直流/直流轉(zhuǎn)換器、JTAG下載接口、DBGU調(diào)試接口、網(wǎng)絡(luò)J45接口、l路HOSTUSB接口、2路DEVICEUSB接口、2路RS232接口、1路RS422接口、電源接口、同軸天線接口；所述擴展USB接口接USB線，蜂鳴器、SAM讀卡模塊接口電路、擴展USB接口、射頻卡模塊接10擴展線，SAM讀卡模塊接口電路、擴展USB接口、射頻卡模塊分別接數(shù)據(jù)總線、地址總線、片選線，4路串口分別接2路配電平轉(zhuǎn)接模塊、讀寫模塊、RS422、RS485接口，讀寫模塊還分別與射頻卡模塊和天線接口連接，RS422、RS485接口接多機通信接口。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的IC卡讀卡器，其特征在于所述射頻電路采用集成多制式的RF調(diào)制解調(diào)及編解碼電路，其發(fā)射頻率為13.56MHZ，直流/直流轉(zhuǎn)換器為12V電源轉(zhuǎn)5V電路，讀卡模塊接口電路包含RC531和M220、所羅門模塊電路，擴展USB接口為D12電路。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的IC卡讀卡器，其特征在于所述IC卡讀卡器的底層為啟動基本輸入輸出系統(tǒng)，向上依次為操作驅(qū)動模塊、卡應(yīng)用模塊、主控應(yīng)用調(diào)度模塊。專利摘要本實用新型公開了一種IC卡讀寫器，要解決的技術(shù)問題是滿足多射頻卡應(yīng)用的需求。本實用新型采用以下技術(shù)方案一種IC卡讀卡器，所述IC卡讀卡器由讀寫模塊和天線板組成；讀寫模塊由主板和輸入/輸出板組成。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，在硬件平臺上采用了ARM9電路，RF射頻電路采用單一集成電路模式實現(xiàn)多種射頻卡編解碼、調(diào)制解調(diào)兼容處理，可靠性高，解決原有模式的干擾和匹配問題，并可兼容處理ISO14443TYPEA、ISO14443TYPEB和FELICA(TYPEC)三種國際標(biāo)準(zhǔn)的射頻卡，軟件層次較高，可處理多應(yīng)用系統(tǒng)，價格便宜。文檔編號G06K7/00GK201348785SQ20082023542公開日2009年11月18日申請日期2008年12月19日優(yōu)先權(quán)日2008年12月19日發(fā)明者夏勁松,李瑗瑗,歡王,王凱元,羅劍河,郭建華申請人:高新現(xiàn)代智能系統(tǒng)股份有限公司