（电力电子与电力传动专业论文）基于rf通信的分体式金融pos机设计.pdf

江苏大学硕士学位论文 a b s t r a c t an e wk i n do fp o sw i l lb ed i s c u s s e di nt h et h e s i s ，t h ep o se m p l o y sr f c o m m u n i c a t i o nm e t h o d ( i n2 4 g h zb a n d ) b e t w e e ni t sb a s ea n dh a n d s e t ，f r e q u e n c y h o pa n dt d m a a r ea p p l i e dt om a k et h ec o m m u n i c a t i o no ft h es y s t e mr o b u s t ，a n dt h e e q u i p m e n t a l s oc a nh a n d l et h er fi cc a r dt oe x t e n di t sf u n c a t i o n t h eh a n d s e tc a nb e m o v e df r e e l y , i tc a nb ev e r yf i tt ob ee m p l o y e di nr e s t a u r a n t s ，h o t e l sa n ds oo n i n t h i sd e s i g n ，t h ep o sc o n s i s t so fab a s ea n dah a n d s e t ( o rs e v e r a lh a n d s e t s ) ，t h e f u n c t i o no fh a n d s e ti sm a i n l yi nc o l l e c t i o nf i n a n c i a li n f o r m a t i o nw h i c hc a nb ei n m a g c a r d i ni cc a r do ri nr fi cc a r d t h ei n f o r m a t i o no f a l lk i n d so fc a r d si s t r a n s m i t t e dt ot h eb a s ea n dt h eh a n d s e tr e c e i v e st h ec o r r e s p o n d i n gi n f o r m a t i o nf r o m t h eb a s e t h eb a s et r a n s m i t st h ei n f o r m a t i o nf r o mt h eh a n d s e tt ot h eh o s tc o m p u t e ro f b a n kb ye t h e r n e to rp s t n ，t h ei n f o r m a t i o ni sp r o c e s s e db yt h ec o m p u t e ri nb a n ka n d t r a n s m i t e db a c k ，t h eb a s ew i l lt r a n s m i t st h ec o r r e s p o n d i n gi n f o r m a t i o nt ot h eh a n d s e t w h e ni tr e c e i v e st h ei n f o r m a t i o nf r o mt h eh o s tc o m p u t e ra n dp r i n t st h ed e a l i n g i n f o r m a t i o ni ft h ed e a l i n gi ss u c c e s s f u l t h ef u n c t i o n a lm o d u l eo ft h eb a s ea n dh a n d s e t w i l lb ei n t e r p r e t e di nd e t a i li n c l u d i n gh o wt oc h o o s et h em a i nc h i p sa n dd e s i g nt o a c h i e v ei t sf u n c a t i o n t h es o f t w a r eo fp o sc o n s i s t so fd r i v e ra n da p p l i c a t i o n t h ed i r v e ri sr e l a t e dt ot h e h a r d w a r ea n di s m a i n l yt h ep r o g r a mo f t h ec p uc o n t r o l l i n gi t s p e r i p h e r a l c o m p o n e n t s n ep r o g r a mo f e a c hf u n c a t i o n a lp a r tu s u a l l yh a ss o m ee n t r yp a r a m e t e r s f o ra p p l i c a t i o np r o g r a m t h ea p p l i c a t i o ni sr e l a t e dt ot h es e r v i c ef u n c a t i o no ft h ep o s a n db a s e do nt h ed i r v e r t h ed r i v e ro fs e v e r a lf u n c a t i o n a lm o d u l e sa n da p p l i c a t i o no f s o m ed e a l i n gp r o c e s sw i l lb ei n t e r p r e t e di nd e t a i ls u c ha st h ed r i v e ro fr f c o m m u n i c a t i o n ，k e ys c a n ，l c dd i s p l a ya n d t h ea p p l i c a t i o no fm a g c a r da n di cc a r d t h ec o m m u n i c a t i o ns p e e db e t w e e nt h eb a s ea n dh a n d s e tc a nb eu pt o5 0 0 k b s a n dt h ec o m m u n i c a t i o ni ss t a b l ea n dr o b u s t ，s oi tc a ns h o r t e nt h ed e a l i n gt i m e ，w i t hi t s n e wf u n c a t i o nw h i c hc a nd e a lw i t hr fi cc a r d t h en e wp o sc a nb eu s e di nam o r e e x t e n s i v ef i e l d k e y w o r d s ：p o s ，b a s e ，h a n d s e t ，r fc o m m u n i c a t i o n ，f r e n q u e n c yh o p l n 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。本人授权江苏大学可以将本学位论文的全部 内容或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和i r 编本学位论文。 保密 口在 年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密 团 学位论文作者签名：本黼 签字日期：歹9 乍6 月8 同 导师签名：子 签字日期：如 析咖星 、“h9 一 独创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进 行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容n _ t j , i - ，本论文 不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的 研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人 完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：李金褐 日期：刀d 7 年b 月g 日 江苏大学硕士学位论文 第一章绪论弟一早三百t 匕 1 1 本课题产生的背景和研究意义 现在我国进入银行卡消费普及期，截至2 0 0 7 年底，中国银行卡发卡总量己达约 1 5 亿张，根据舰划，到2 0 0 8 年大中城市持卡消费额占社会消费品零售总额的比例 要达到3 0 左右，赶上发达国家水平；中小城市的这一比例也要达到1 0 以上。随 着银行卡联网通用的深入，能够受理银行卡的终端机具，特约商户将会越来越多， 银行卡交易种类，交易平台将会越来越完善，持有银行卡的便利性将越发突出，只 要有金融p o s 终端，人们只需携带一张银行卡就可以轻松的进行消费交易，从而大 大提高工作和生活质量。 经过2 0 年的发展，中国银行卡产业取得了长足的进步，持卡消费占社会商品零 售总额比例快速增长，但只有北京、上海、广州、深圳等城市的这一比例已达3 0 以上，接近发达国家3 0 - - 5 0 的水平，而其它的中小型城市的比例则不到1 0 。 银行卡的发卡量虽然达到了人手一张的程度，但很大一部分是睡眠卡，究其原因， 用卡环境不理想是形成大量的睡眠卡甚至死卡的直接原因。首先，设备运作效率不 高且稳定性欠佳。虽然联网通用工程初见成效，但“连通”不代表“畅通”。现阶段比 较集中的问题表现在：消费高峰刷卡速度慢或者通讯中断；其次，特约商户数量少， 分布不均，使得很多客户需要持现金消费。现有p o s 机对应持卡人数远远超出每台 p o s 机服务1 2 5 个持卡人的世界平均水平。这其中有相当部分集中于沿海或其他大 城市，广大中西部地区受理终端很少。此外，受理终端在商业区和娱乐场所分布过 于集中，在其他场所密度明显偏低。再次，行业内利益分配不平衡造成受理市场发 展缓慢。部分特约商户受卡不积极或是选择性受卡；不完全履行义务或优惠条款； 人员操作不熟练的现象较为普遍，反映出特约商户与发卡行缺乏合作交流。这不仅 会挫伤持卡人的刷卡消费意愿，也直接影响着行业的利润和发展。商户、发卡行、 收单行、中间机构和银联等产业成员内部的利益分配不平衡是造成上述问题的主要 原因。现有体制在分配上偏向于发卡行，而收单方及市场建设者利益分配比率过低， 难以体现对先期投入的合理补偿。从以上各因素可以看出，市场需要更多、性能更 稳定更好的金融p o s 终端，同时需要各方利益分配的更加合理，以激励各会融p o s 生产商生产出更好的产品。 江苏大学硕士学位论文 1 2p o s 发展概况 1 2 1p o s 机与p o s 系统 历来人们都认为商业电子化的核心是电子收款机p o s ( p o i n to fs a l e ) ，即是 大百货公司及商店付款、签卡、取货品、签收据的设备。这种p o s 机只是商业企 业管理信息系统的前台设备。商业电子化的最高目标是以计算机和p o s 机为基本管 理工具，实现商场的前台管理、商品流转、财务及商业p o s 信用卡自动转帐等计算 机处理，建立具有一定经济活动分析能力的管理信息系统，及时、准确地反映企业 经济运行状态，为企业各级管理人员科学化经营管理和决策提供依据，这时就应称 为p o s 系统。p o s 系统被称为”销售点实时管理系统”，它采用条码技术和收款机进 行销售数据的实时输入，能够实时地跟踪处理销售情况，并根据这些数掘进行详细 的、正确的、迅速的分析，是为商品的补货和管理提供依据的信息管理系统。p o s 系统的最初概念比较简单，只针对销售的具体环节，即什么时候卖的、卖出的是什 么、由谁卖出的、怎么卖出的? 收集和积累这些数据并进行汇总、报告等。随着计算 机的不断发展与更新，商、i p 自动化技术发生了变革，对p o s 系统的概念赋与了新的 意义，增加了广泛的外延。目前的p o s 系统可理解为：山p o s 终端( 即e c r 或p o s 收 款机) 、系统服务器、工作站、网络设备以及p o s 系统软件等构成，完成商品管理的 有关收款作业，以及交易的信息的传递、补货作业、在架商品、盘点作业、报表处 理等作业。 1 2 2p o s 机的分类 ( 1 ) 第一类p o s 第一类p o s 机类似于电子计算器，能计算，能记录商品名称，可以完成皋本i 己 帐和简单汇总功能，但不能分类累计，不能提供随时查询的记录，也没有打印功能。 第一类p o s 机只能单机使用，不能联网，在商业零售中只能进行金额管理和重点商 品跟踪管理。目前市场上流行的品牌有c a s i o l1 7 、3 0 e r 、t e c 8 5 、1 5 6 、1 8 6 、3 1 5 ， 希诺达m i c r o x t 、亿利达e c r 、航科t c c r l l1 0 、2 0 0 0 ，t o w a l11 0 、2 2 1 2 ，s a n y o 收 款机、三星3 2 0 等品牌。 ( 2 ) 第二类p o s 机 第二类p o s 机具有一个较小的液品显示屏、打印机和存储芯片。它具有计算、 2 江苏大学硕士学位论文 汇总、查询、打印婷功能，适用于各类零售商业企业。第二类机可进行金额管理， 一般具有多种收款方式，可以进行商品( 单品) 管理，并允许多个收款员应j 】同一个 p o s 机：具有多种登录手段和通信能力，如内置m o d e m 、电话接口、r s 2 3 2 接口、条 形码接口等内置国标二级汉字库，可以显示、打印汉字，内存可咀扩充，既叮以 蕾机实用，义可以联网使用。由于第二类机性能完备、价格适中目前在国内零售 商业普遍使用。二类机的品牌主要有n c r 2 1 1 3 、希诺达m i n i i t 、h p c 3 0 0 0 、四通3 1 5 0 等。 ( 3 ) 第三类p o s 机 第三类p o s 机扩充了第二娄机的功能。它是在p c 机的鉴础上构建的， 具有 和p c 机一样的显示屏、c p u 、网卡、调制解调器、专用打印机、专用接【1 和独立的 操作系统，并配商电话，可以运行商业管理信息系统。它是微机技术、网络技术和 软件技术二者结合的产物，使收款机由单纯的信息采集上具转化为多功能的信息处 理工具。该类机既可在小型零售企业中单独使用，也可以联网在大中型商业企业中 使用。该类机功能齐全，目静受理银行卡和其他各种消费 的金融p o s 属于此类p o s 1 2 3 金融p o s 的分类及使用范围 金融p o s 分为有线p o s 和无线p o s ，其中有线p o s 安装丰【i 对固定，与银行后台 采用有线的方式通信，其有线方式可以是通过p s t n ( 公用固话网) - 4 以太网的方式， 一般用于收银相对固定的场合。而无线的p o s 可移动，工作位嚣不固定，与银行后 台采用无线的通信方式( 如g p r s 业务) ，主要用于需要移动收银的场合，如炳草配 送中心、速递公司、出租车以及上门收费等场合。 囔 图11 座机与密码键盘有线通信方式图1 2 座机与手持机无线通信方式 江苏大学硕士学位论文 目前市场上使用的大多是有线金融p o s ，适用于商场、超市、商店、娱乐场所 以及其它集中收费等场所。大多数有线的金融p o s 一般分为座机和密码键盘，密码 键盘与主机采用有线连接的方式( 如图1 1 ) ，另外一种有线p o s 可以在一定范阐内 实现无线的功能，其分为座机和手持机，座机与手持机采用无线的方式通信( 如图 1 2 ) 。手持机可以移动，完成金融信息的采集，然后以无线的方式发送给座机( 一 般采用红外的方式) ，由座机以有线的方式与银行后台主机通信，交易信息处理后返 回给座机，再由座机以无线的方式返回给手持机。由于手持机可以移动，在一些餐 厅，酒店以及一些娱乐场所，为客户付费提供了很大的便利。 由于困内银行卡一般采j j 磁条卡，金融p o s 都一般支持磁条卡支付功能，根 据市场的需要，一些p o s 也具有l c 卡支付功能，可以受理除银, 1 7 j i , 的其它发卡机 构的金融卡，商家直接与发卡机构结算，无需通过银联的后台系统，对于商家可以 节省手续费。 1 3 本课题的主要研究工作 本论文主要介绍脱卸式会融终端的设计，根据功能要求选择合适的c p u ，确 定相应的功能模块，再选择合适的元器件并设计出各功能摸块1 1 珏1 ，并运行某种j i ： 发工具和环境，在某种操作系统平台上，对系统的各任务进行管理【7 1 1 8 j 【1 0 1 【l l 】【1 2 1 ，使 系统在软件上稳定、可靠和高效的实现产品要求的功能【3 1 1 4 1 。 本设计r 1 - 的脱卸式金融终端分为座机和手持机，与以往的手持机与座机采用 红外的通信方式不同，本设计中的手持机与座机采用射频通信的方式。山手持机完 成金融信息的采集，以射频的方式发送奄座机，座机通过公用电话网( p s t n ) 或通 过以太网与银行帐务主机通信，银行帐务主机完成交易信息处理后再将柏关数掳e 发 送至座机，座机再将数据以射频的方式发送至手持机，在处理过程中手持机硅示交 易的状态，若交易成功由座机打印交易凭证。交易时通信路径如图1 3 所示，其中 使用m o d e m 拨号以公用电话网作为传输网络的方式与使用以太网通信方式可选 择其中一种。手持机除具有磁条卡处理功能外，还能处理接触式l c 卡和非接触式 l c 卡的金融交易，拓展了产品的市场应用范围，提高产品的市场竞争力。 论文主要包括以下几部分内容： ( 1 ) 手持机硬件设计：手持机的功能模块包括系统电源、存储部分、键盘部分、显示 4 江苏大学硕士学位论文 部分、磁条卡解码模块、接触式i c 卡处理模块、非接触式处理模块和射频通信模块。 ( 2 ) 座机硬件设计：座机的功能模块包括系统电源、存储部分、按键部分、打印驱动 模块、m o d e m 模块、以太网控制模块以及射频通信模块。 ( 3 ) p o s 功能模块驱动程序设计：重点介绍手持机与座机的r f 通信软件设计，如何 使座机与手持机通信抗干扰能力强，稳定可靠。 回 ：； t ，- ? 图1 3p o s 金融交易通信示意框图 ( 4 ) p o s 应用软件系统设计：重点介绍磁条卡和i c 卡交易处理过程。 ( 5 ) 对系统的整体性能进行分析、总结，提出系统存在的问题和今后进一步研究的 方向。 江苏大学硕士学位论文 第二章手持机硬件设计 手持机的主要功能是采集金融信息，采集的对象可以是磁条卡，接触式l c 卡 或非接触l c 卡，采集到卡的账号和密码等信息后以射频的方式发送至座机，同时 要接收座机发送的数据。根据其功能要求设计硬件功能模块，主要包括：电源系统、 c p u 、存储器、键盘、非接触卡的读卡模块、显示模块、l c 卡的读卡模块、射频模 块、磁条卡的读卡模块以及串口通信模块。其中c p u 为系统的核心，控制外凼的 所有模块，存储器用于保存程序或数据，键盘用于外部数据输入，显示模块用于显 示系统信息( 键盘和显示模块属于人机交互界面) ，非接触卡读卡模块、l c 卡读卡 模块、磁条忙读卡模块，分别用于读取j 诈接触卡、l c 卡和磁条卡的信息，射频模块 用于与座机通信，串口通信模块主要用于p o s 与p c 通信，从p c 下载程序到手持 机。手持机的功能框图如图2 1 所示，下面将对手持机各功能部分作详细的介绍。 2 1 手持机电源设计 图2 1 手持机功能框图 根据手持机硬件电路各元器件的供电电源要求，电路中需要的电压分别是 + 5 v ( v c c ) 、+ 3 3 v ( v d d ) 、+ 2 5 v ( v d dc p u ，v d d a d c ) ，其中+ 5 v 提供 给显示屏，+ 2 5 v 提供给c p u ，+ 3 3 v 提供给除c p u 以外的其它元件。外接电源 为适配器时为+ 5 v 输入，外接为电池时为3 7 v 供电。 图2 2 为+ 5 v 供电电源产生电路，1 c 1 0 0 ( l m 3 6 5 8 ) 充电：芯片，接外接电源时可 为电池充电；l c l 0 4 ( l m 3 2 2 4 ) 蔓, 电压调整：笛片，无论是外接电源供电还是电池供电， 6 江苏大学硕士学位论文 将输出电压调整到+ 5 v ，产生出手持机主板需要的+ 5 v 电源，l m 3 6 5 8 的工作电源 v g e n 需要t 1 0 4 导通产生，控制t 1 0 4 导通的信号为外部按键，控制其截止的是 c p u 输出的信号，通过外部按键和c p u 可分别控制系统的开机与关机。 图2 2 手持机主板+ 5 v 供电电源产生电路 图2 3 为+ 3 3 v 与+ 2 5 v 产生电路，+ 3 3 v ( v d d ) 电压由i c l 0 3 输出，其 输入电压为+ 5 v ，+ 2 5 v ( v d dc p u ，v d c ) 由i c l 0 2 输出，其输入电压为 + 5 v ，但通过t 1 0 2 与t 1 0 5 ，即产生+ 3 3 v 后t 1 0 5 导通，t 1 0 5 导通后再使t 1 0 2 导通，i c l 0 2 的输入电压需在产生+ 3 3 v 后才能接入，使+ 2 5 v 后于+ 3 3 v 产生。 即系统先产生c p ui o 的供电电压，再产生c p u 的内核电压，以确保c p u 在启动 时不会误动作。 v n nf p l l i c l 0 2 a s l l l7 2 5 图2 3 手持机主板+ 2 5 v 与+ 3 3 v 产生电路 7 江苏大学硕士学位论文 2 2 手持机m c u 选型以及功能介绍 2 2 1 处理器的选型 在本设计中，需要最先确定的是c p u 的型号，因为后续各功能子模块都是 c p u 控制，驱动程序也是基于该c p u 的程序。c p u 应满足设计的功能需求，如系 统时钟速率，接1 ：3 界面，如u a r t 、s p i 、i i c b u s 、 i i s b u s 以及数据地址线的宽 度等。在本设计中选用s a m s u n g 公司推出的1 6 3 2 位r i s c 处理器s 3 c 4 4 b o x ， 该器件提供了丰富的内置部件，包括：8 k bc a c h e ，内部s r a m ，l c d 控制器，带 自动握手的2 通道u a r t ，4 通道d m a ，系统管理器( 片选逻辑，f p e d o s d r a m 控制器) ，代用p w m 功能的5 通道定时器， 0 端口，r t c ，8 通道1 0 位a d c ， i i c b u s 接口，i i s b u s 接口，同步s i o 接口和p l l 倍频器。 s 3 c 4 4 b o x 采用了a r m 7 t d m i 内核，0 2 5 u m 工艺的c m o s 标准宏单元和 存储编译器。它的低功耗精简和出色的全静态设计特别适 j 于对成本和功耗敏感的 应用。同样s 3 c 4 4 b o x 还采用了一种新的总线结构，即s a m b a l l ( 三星a r mc p u 嵌入式微处理器总线结构) 。s 3 c 4 4 b o x 的杰出特性是它的c p u 核，是由a r m 公 司设计的1 6 3 2 位a r m 7 t d m ir i s c 处理器( 6 6 m h z ) 。a r m 7 t d m i 体系结构 的特点是它集成了t h u m b 代码压缩器，片上的i c e 断点调试支持，和一个3 2 位 的硬件乘法器。s 3 c 4 4 b o x 通过提供全面的、通用的片上外设，大大减少了系统电 路中除处理器以外的元器件配置，从而最小化系统的成本。s 3 c 4 4 b o x 片上功能如 下： 2 5 v a r m 7 t d m i内核，带有8 k 高速缓存器( s a m b a1 1 总线体系结构， 主频高至6 6 m h z ) ； 令外部存储器控制器( 刚e d o s d r a m 控制，片选逻辑) ； 令l c d 控制器( 最大支持2 5 6 色s t n ，l c d 具有专用d m a ) ； 2 通道通用d m a 、2 通道外设d m a 并具有外部请求引脚； 夺2 通道u a r t 带有握手协议( 支持i r d a l 0 ， 具有1 6 b y t ef l f o ) 1j l 匿道s i o ； 夺1 通道多主i i c b u s 控制器； 1 通道i i s b u s 控制器； 令5 个p w m 定时器和l 通道内部定时器； 8 江苏大学硕士学位论文 令看门狗定时器； 令7 1 个通用i o l ：l 8 通道外部中断源； 功耗控制：具有普通，慢速，空闲和停止模式； 8 通道1 0 位a d c ； 令具有同历功能的r t c ； 具有p l l 的片上时钟发生器。 2 2 2c p u 体系结构 集成了手持设备和通用嵌入式系统应用的解决方案； o1 6 3 2 位r 1 s c 体系结构和a r m 7 t d m i 处理器内核强大的指令体系； ot h u m b 代码压缩机，最大化代码密度同时保持了3 2 位指令的性能； o 基于j t a g 的片上集成i c e 调试支持解决方案； o3 2 x 8 位硬件乘法器； o 实现低功耗s a m b ai i ( 三星a r m 处理器嵌入式微控制器总线体系结 构) 的新型总线结构。 系统管理器 o 支持大d , 端方式； o 寻址空间：每b a n k 3 2 m 字节( 共2 5 6 m 字节) ； o 支持每b a n k 可编程的8 1 6 3 2 位数据总线宽度； o7 个b a n k 具有同定的b a n k 起始地址和可编程的b a n k 大小； o1 个b a n k 具有可编程的b a n k 起始地址和b a n k 大i x ； o 8 个存储器b a n k ： o6 个r o m ，s r a m 存储器b a n k ； o2 个r o m s r a m d r a m ( 快速页面，e d o 和同步d r a m ) ； o 所有的存储器b a n k 具有可编程的操作周期； o 支持外部等待信号延长总线周期； o 支持掉电时d r a m s d r a m 的自刷新模式； o 支持均匀非均匀的d r a m 地址； oc a c h e 存储器和内部s r a m ； o 一体化的8 k 字节c a c h e ； 9 江苏大学硕士学位论文 o 未用的c a c h e 空间用来作为0 4 8k 字节的s r a m 存储空间； o 支持l r u ( 近期最少使用) 替换算法； 0 采用保持主存储器与c a c h e 内容一致性的“写穿式”策略； 0 写存储器具有4 级深度； 0 当c a c h e 未命中时，采用“请求数据优首先填充”技术。 时钟和电源管理 o 低功耗； o 片上p l l 使m c u 工作时钟最大达到7 5 m h z ； o 可以通过软件设臀各功能模块的输入时钟： 0 电源模式：正常，慢速，空c 4 和停止模式： 0 正常模式：正常工作模式； 0 慢速模式：不加p l l 的低时钟频率模式； o 空闲模式：只停止c p u 的时钟； 0 停止模式：停止所有的时钟； 0 通过e l n t l 7 ：0 】或r t c 报警中断从停止模式唤醒。 中断控制器 o3 0 个中断源( 看门狗定时器，6 个定时器，6 个u a r t ，8 个外部中断，4 个d m a ，2 个r t c ，1 个a d c ，1 个i i c ，1 个s l o ) ； 0 采用向量化的l r o 中断模式以减少中断的延迟； 0 可选的电平边沿模式触发外部中断； 0 电平边沿模式具有可编程的优先缎； 0 支持f l o 为紧急的中断请求进行服务。 定时器和p w m ( 脉宽调制) 0 5 通道1 6 位具有p w m 功能的定时器，1 通道1 6 位内部定时器( 可进行 基于d m a 或中断的操作) ； o 可编程的占空比周期，频率，和优先级； o 能产生死区； o 支持外部时钟源。 r t c ( 实时时钟) 1 0 江苏大学硕士学位论文 o 充分的时钟特性：毫秒，秒，分钟，小时，日，星期，月，年： o3 2 7 6 8 k h z 时钟； o 定时警报，可用于唤醒c p u ； o 可产生时钟节拍中断。 通用i o 口 o8 个外部中断口； o7 1 个多功能输入输出口。 u a r t ( 异步串行通讯) o2 通道u a r t ，可进行基于d m a 或中断的操作； o 支持5 位，6 位，7 位或8 位串行数据传输接收； o 支持在发送接收期f b j 的h w 握手功能； o 可编程的波特率； o 支持i r d a1 0 ( 1 1 5 2 k b p s ) ； o 支持用于测试的回馈模式； o 每个通道具有2 个内部3 2 字节的f i f o 分别用于输入和输出。 d m a ( 直接存储器操作) 控制器 o2 通道通用d m a ( 直接存储器操作) 控制器，不需要c p u 干预； o2 通道d m a 桥( 外设d m a ) 控制器； o 支持i o 到存储器，存储器到i o ，i o 到f o 的6 种d m a 请求； o 在同时发生的多个d m a 之问具有可编程的优先级顺序； o 采用猝发式的传输模式以提高f p d r a m ，e d o d r a m 和s d r a m 的数 据传输速率； o 支持在外部设备到存储器和存储器到外部设备之问采用n y b y 模式。 a ，d 转换器 o8 通道的a d c ： o 最大5 0 0 ks p s 1 0 b i t 。 l c d 控制器 。支持彩色黑白灰度l c d 屏： o 支持单路扫描和双路扫描； 江苏大学硕士学位论文 。支持虚拟显示屏功能； o 系统存储器用来作为显示缓存； o 用专门的d m a 来从系统存储器中获得图象数据； o 可编程的屏幕大小； o 狄度等级：1 6 级灰度； o 最多2 5 6 种颜色。 看门狗定时器 o1 6 位的看门狗定时器； o 在定时器溢出时发出中断请求或系统复位。 i i c 总线接口 o 1 通道多主i i c 总线，可进行基于中断的操作模式； o 可进行串行，8 位，双向数掘传输，标准模式速度达到1 0 0 k b i t s ，快速模 式达到4 0 0 k b i t s ； i i s 总线接口 o1 通道音频i i s 总线接口，可进行基于d m a 的操作； 0 串行，每通道8 1 6 位数据传输； 0 支持m s b - j u s t i f i e d 数据格式。 s 1 0 ( 同步串行i o ) o1 通道s i o ，可进行基于d m a 或中断的操作； 0 可编程的波特率； o 支持8 位串行数据的传输和接收操作。 工作电压范围 。内核2 5 v ，i o 口：3 0 v 到3 6 v 工作频率 o 最大7 5 m h z 封装 o1 6 0 l q f p 2 3 存储器 1 2 江苏大学硕士学位论文 手持机存储器与c p u 的连接如图2 4 所示，存储器包括1 片2 m b y t e s 的f l a s h ， 晟大可扩展至6 4 m b y t e s ，主要用于保存程序；1 片8 m b y t e s 的s d r a m ，用作系统 缓存：1 片1 m b y t e s 的s r a m ，最大可扩展至3 2 m b y t e s ，s r a m 存储器提供给用户保 存银行卡消费记录，s r l m 中数据有电池保护。c p u 通过数据、地址和控制线控制存 储器的读写。 m c ua 据茧 1 n s d 凡气m 系统缓存 s a m s u n g 1 叫荫i , n s r a m a r m 数据存储 s 3 c 4 4 8 0 x 鸯 f l a s h 程序存储器 v d d r 姗j l o k 图2 4c p u 与存储器连接图 d a t 02 9 d a t l d t a 2 3 3 d t a 3 3 5 d t a 43 8 d a t a 54 0 d t a 6 4 2 d a t a 74 4 d a t a 83 0 d a t a 93 2 d a t a l 03 4 d a t a l l3 6 d a t a l 23 9 d a t a l3 d a t a l 44 3 d a t a l 54 5 1 4 鬻至n g c s i o 2 6 v m rj 卫l _ 争 v 二二工互 i c ；0 l a m 2 9 l v l 6 0 d d 0 0 d 0 1 d 0 2 d 0 3 d o l d 0 5 d 0 6 i ) 0 7 d 0 8 i ) 0 9 d q 0 d o l l d o 2 d oj 3 d o l 4 d o l 5 a ，p 并a c c n c e n o e n w e r y b y ， n r e s t n b y t e v d d 0 a o a l a 2 a 3 a 4 a 5 a 6 a 7 a 8 a 9 a l o a l l a 1 2 a 1 3 a 1 4 a 1 5 a 1 6 a 1 7 a 1 8 a 1 9 a 2 0 n c v s s 0 v s s i 2 5 2 4 2 3 2 2 d d r l a d d r 2 d d r 3 d d r 4 d d r 5 a d d r 6 a d d r 7 d d r 8 a d d r 9 a d d r l o d d r l l d d r l2 a d d r l3 a d d r l 4 a d d r l5 d d r l 6 d d r l 7 a d d r l 8 a d d r l9 a d d r 2 0 d d r 2 l 图2 5f l a s h 与c p u 的连接 f l a s h 选用a m 2 9 l v l 6 0 d ，存储容量为2mx8 - b i t 1mx1 6 - b i t ，在本设 计中，数据宽度为1 6 位，图2 5 为f l a s h 与c p u 的连接图，图中的n w e 为写控制信号， n o e 为读控制信号，n g c s o 为片选信号。 s r a m 选用b s 6 2 l v l 6 0 3 ，存储容量为2 mx8b i t ，d r a m 选用h y 5 7 v 6 4 1 6 2 0 1 1 g ，存储 容量为4b a n k sx1 mx1 6 b i t ，c p u 通过地址线、数据线以及读写控制等信号控制存 储器的读写。 1 3 暑；一悖一培一8765432一，一勰一一：宝一9一m一婚一 江苏大学硕士学位论文 2 4 键盘模块 键盘模块：其功能框图如图2 6 所示，c p u 通过 2 c 总线控制单片机 p 8 9 l p c 9 3 6 。按键下方的矩阵电路将按键信息传送到键盘控制器( p 8 9 l p c 9 3 6 ) ，c p u 通过p 8 9 l p c 9 3 6 获取按键信息。c p u 还可直接与按键矩阵电路相连获取按键信息。 由于按键信息需要频繁扫描，为了不过多占用c p u 资源，由单片机p 8 9 l p c 9 3 6 完 成按键信息扫描功能，有按键按下时再将按键信息通过1 2 c 总线送至c p u 处理。 图2 6 键盘板功能框图 键盘一共设置2 0 个按键，其中1 0 个数字健( 0 - 9 ) ，一个小数点符号键( 0 0 ) ， 用于输入角、分等信息。4 个功能预留键( f 1 f 4 ) ，1 个“走纸”键，用于打印机 自动走纸；1 个“确认”键，确认输入终端的有效信息；1 个“取消”键，用于撤 销刚输入的命令，返回初始页面；1 个清除键，用于清除最后一个字符，1 个控制功 能键，与c p u 直接相连；一个输出使能键，用于按键信息采集控制。 图2 7 键盘扫描电路 1 4 江苏大学硕士学位论文 键盘扫描电路如图2 7 所示，矩阵键盘的4 条纵向线连接p 8 9 l p c 9 3 6 的 p o 0 一p 0 3 ，横向线连接p 8 9 l p c 9 3 6 的p 2 0 - - p 2 4 ，“o n ”键与c p u 相连，由c p u 直接控制，p 8 9 l p c 9 3 6 的p 2 0 p 2 4 以一定的时间间隔轮流输出低电平，且在同一 时间只有一条线为低电平；p o o p 0 3 为输出口，经上拉电阻后接+ 3 3 v ，从 p 0 0 p 0 3 读取的电平的高低可判断出p 2 肌p 2 4 连接的行是否有按键按下，若有按 键按下，将相关的按键信息通过1 2 c 数据线送至c p u 。有按键按下时可让蜂鸣器响， 听到按键声音，也可关闭蜂鸣器。 2 5 非接触卡处理模块 2 5 1 非接触卡介绍 l c 卡分为接触式l c 卡和非接触式l c 卡，接触式l c 卡是i 圭l 读写设备的触点与 卡片上的触点相接触，进行数据读写；非接触式l c 卡又称射频卡，由i c 芯片、感 应天线组成，封装在一个标准的p v c 卡片内，芯片及天线无任何外露部分，是世界 上最近几年发展起来的一项新技术，它成功的将射频识别技术和l c 卡技术结合起 来，结束了无源( 卡中无电源) 和免接触这一难题，是电子器件领域的一大突破。卡 片在一定距离范围( 通常为5 1 0 m m ) 靠近读写器表面，通过无线电波的传递来完成 数据的读写操作。 2 5 1 1 非接触卡工作原理1 3 4 l 非接触性l c 卡与读卡器之问通过无线电波来完成读写操作，二者之i l i j 的通讯频 为1 3 5 6 m h z 。非接触性l c 卡本身是无源卡，当读写器对卡进行读写操作时，读写 器发出的信号由两部分叠加组成：一部分是电源信号，该信号由卡接收后，与本身 的l c 产生一个瞬问能量来供给芯片工作。另一部分则是指令和数据信号，控制芯 片完成数据的读取、修改、储存等，并返回信号给读写器，完成一次读写操作。读 写器则一般由单片机，专用智能模块和天线组成，并配有与p c 的通讯接口，打印 口，i o 口等，以便应用于不同的领域。在本设计中读写器的功能由手持机来完成。 2 5 1 2 非接触性智能卡内部分区 非接触性智能卡内部分为两部分：系统区( c d f ) 用户区( a d f ) 系统区：由卡片制造商和系统丌发商及发卡机构使用。 江苏大学硕士学位论文 用户区：用于存放持卡人的有关数据信息。 2 5 1 3 与接触式i c 卡相比较，非接触式卡的优点 ( 1 ) 可靠性高非接触式i c 卡与读写器之间无机械接触避免了由于接触读写而产 生的各种故障例如：山于粗暴插卡、非卡外物插入、灰尘或油污导致接触不良造成 的故障此6 l , t l e 接触式卡表面无裸露芯片无须担心芯片脱落、静电击穿或弯曲损坏 等问题，既便于卡片印刷又提高了卡片的使用可靠性。 ( 2 ) 操作方便 于非接触通讯读写器在1 0 c m 范围内就可以对卡片操作所以不必插拨卡，非常方 便i f f , 使用。非接触式卡使用时没有方向性卡片可以在任意方向掠过读写器表面， 既可完成操作又可大大提高了每次使用的速度。 ( 3 ) 防冲突 非接触式卡中有快速防冲突机$ , j f i l 防止卡片之删出现数据干扰，因此读写器可 以”同时”处理多张非接触式i c 卡，这提高了应用的并行性无形中提高系统工作速 度。 4 ) 可以适合于多种应用 非接触式卡的序列号是唯一的制造厂家在产品出厂前已将此序列号固化不可再 更改。非接触式卡与读写器之问采用双向验证机制，即读写器验证i c 卡的合法性同 时i c 卡也验证读写器的合法性。 非接触式卡在处理前要与读写器之间进行三次相互认证而且在通讯过羊7 - - , p 所有 的数据都加密，此外卡中各个扇区都有自己的操作密码和访问条件。 接触式卡的存储器结构特点使它一卡多用，能运用于不同系统用户，可根据不 同的应用设定不同的密码和访问条件。 ( 5 ) 加密性能好 非接触式i c 卡由i c 芯片，感应天线组成，并完全密封在一个标准p v c 卡片 中， 无外露部分。非接触式i c 卡的读写过程， 通常由非接触型i c 卡与读写器之 间通过无线电波来完成读写操作。 因为非接触卡的各利优势，已经广泛应 j 于会融、电信、交通、医疗、电子钱 包、政府部门或社团结构内部的管理。p o s 上增加射频卡处理功能模块，可以处理 作为电子钱包的射频卡，拓展了p o s 的应用范围，提升了产品的竞争力。 1 6 江苏大学硕士学位论文 2 5 2 非接触卡处理模块芯片选型 非接触卡处理芯片选用f m l 7 1 5 n l ，可支持1 3 5 6 m h z 频率下的t y p e a 、t y p e b 和1 5 6 9 3 三种非接触通信协议；支持m i f a r e 和上海标准加密算法；芯片内部高度 集成了模拟调制解调电路，所以只需要少量的外围电路即可工作；支持6 种微处理 器接口；其数字电路具有盯l 和c m o s 两