校园一卡通在校车收费中的应用 - 脱网按次消费读写器的开发

来源：中国一卡通网作者：徐鹏程陈耿发布时间：2007-05-21 16:14:08 字体:[大中小]

摘要：近年来，校园内实现一卡通管理已经成为校园管理发展的必然趋势，它替代了现行校园日常生活中使用的教师工作证、学生证、借书证、医疗卡、上机卡、与现金交易相关联的食堂饭卡、澡票等，因此， “校园一卡通系统” 建设程度的高低将从一个侧面反映出现代高校信息化的快慢。

近年来，校园内实现一卡通管理已经成为校园管理发展的必然趋势，它替代了现行校园日常生活中使用的教师工作证、学生证、借书证、医疗卡、上机卡、与现金交易相关联的食堂饭卡、澡票等，因此， “校园一卡通系统” 建设程度的高低将从一个侧面反映出现代高校信息化的快慢。

1 设计思想

校内现已实现校园一卡通，但IC卡读写机都是用网线与服务器连接起来的，即时通信，进行数据处理，而校车上的IC卡读写机不能进行即时通信，而且消费金额不用人工确定，是按次进行扣减，我们在现有的IC卡读写机上进行设计。使之能实现读写器脱离服务器单独工作，按次消费，消费后不记帐，只在卡上扣减消费额，正确扣款显示余额，对卡余额不足或其他不允许扣钱情况，有错误提示功能。

2 硬件设计

硬件设计部分分别从非接触式IC卡和IC卡读写器来分析。

2．1非接触式Ic卡
由于该卡在支付乘车款按次消费时，消费后不记帐，只在卡上扣消费额，那么我们在其他现金交易相关联的地方消费时，例如食堂用餐，食堂的IC卡读写器是联网的，与服务器即时通信，进行数据交换，就会出现服务器中的金额与卡中金额不符，系统出错。那么我们就有必要在Ic卡中开辟出另外一个存储空间用来专门存储乘车款。

以Mifare IC卡为例，存储容量为8192位，分16个扇区，每个扇区由4块组成，每块有16个字节。每个扇区都在第4块的前6个字节保存密码A，最后6个字节存储密码B，中间余下的4个字节是存取控制字。根据IC卡的存取控制方式，每个读／写指令周期只能访问一个块，所以数据存储时采用不跨块存储方式。以8421码存储方式，每块可以存储32位十进制数字，对于一卡通用户来说，一个块的存储容量就绰绰有余了。所以将0-9块作为主存块，1号块作为备份块，3号块作为
备用。由于在这16个扇区中，00块是厂商代码，已经固化，不可以改写，这样MifareIC卡可以化分出1 5个完全一致的独立分区(即钱包)。

发卡中心对不同的应用部门设置不同的存取控制字(4bit)和密码A，B，注意其每一位的格式，发卡时写入对应位置后生效。不同类型的读写机不能访问与自己无关的扇区。这样就解决了乘车款与其他消费款共存的问题。如表1。

2．2 IC卡读写器
读写器又称PCD(Proximity Coupling Device)，具有读写功能。主要由读写模块，天线，显示模块，电源等部分组成。

(1)读写模块
荷兰Philips公司的读写模块MCM(mifare coremodule，指Mifare核心模块)主要有两种型号：MCM200和MCM5O0。这两种智能模块均被用于读写Mifarel非接触式IC智能射频卡的读写器中，负责读写器中对非接触式IC智能射频卡片的读写功能。单片机MCU是通过对读写模块MCM 内核特殊的内存寄存器的读写来控制MCM 的。MCM 实际上是MCU与非接触式IC智能卡(射频卡)之间信息交换的中介。无论读取卡片上的数据，或写进卡片上的数据均须通过MCM 传递。对一个非接触的数据载体的读、写操作是严格按照“主一从原则” 来进行的。这意味着，读写器和应答器的所有动作均有应用软件来控制。因此在一个分层系统结构中，
应用软件是作为主动方，而读写器则作为从方只对应用软件的读写指令做出反应。

为了执行应用软件发出的一条指令，读写器会与一个应答器建立通信。而相对于应答器，此时的读写器是主动方。应答器只响应读写器所发出的指令，从不自主活动。由应用软件向读写器发出的一条简单的读取命令，此时会在读写器和某个应答器之间触发一系列的通信步骤。

(2)天线
天线部分是用来与卡片上的天线进行耦合，整个卡片是由RF射频接口电路和数字电路两个部分构成，卡片上没有电源，工作时的电源由读写器的天线向Ic卡发一组固定频率的电磁波，卡片内有一个LG串联谐振电路，其频率与读写器发射的频率相同，这样在电磁波激励下，L G 谐振电路产生共振，从而使电容内有了电荷，在这个电容的另一端，接有一个单向导通的电子泵，将电容内的电荷送到另一个电容内存储，当所积累的电荷达到2V时，此电容可作为电源为其他电路提供工作电压，将卡内数据发射出去或接收读写器的数据射频卡使用不同的频段来通讯，在非接触式Ic卡中最常使用的频率是l3．56MHz。

(3)显示模块
由于一卡通Ic卡读写器采用的是模块化设计，模块间的通信采用IIC总线联接，所以一卡通IC卡读写器显示模块也是一个独立的单片微机系统。

一卡通IC卡读写器要求具有前后两块显示屏，每个显示屏能显示六个汉字词组和两排数码显示，每排数码显示要求能显示8个带小数点数字。

(4)电源部分
本系统中显示器使用16 X 4的LED，最大功耗电流为：

最大功耗电流：(6+6)X 6mA+6mA ×8X 8 X 4=l608mA

若采用5V 电源，则显示部分功耗就达8 W ，再加上其它部份供电，系统就得选用20W 的电源。为此，我们采用3．3V电源，这时显示部份功耗降为5．3W，再加上其它部份供电3W，我们就可选用10W 的开关电源。这样既减小了成本，也减小了系统的发热，减少了故障的发生。所以我们选用汽车自带的12V电源，提供5V和3．3V两种电压输出，5V供电满负荷0．8A，4W；3V供电满负荷1．6A，5W。

3 软件设计

我们使用现有的连网消费的读写机作硬件，只按功能要求修改读卡板软件。模块软件采用V7．0版C5l语言模块化方式编写。

3．1 8958单片机中断．内存资源分配本模块采用了定时器T0中断、串口中断、读卡外部中断。

3．2 开机自检
开机自检时，保证PC机通讯、显示通讯、EEPROM 读写、RC500初始化等部件正常工作，并完成声、光、显示提示。

3．3软件流程

3．4通信协议
3．4．1帧格式
起始、长度、机号、机型及命令．数据、校验、结束
起始、结束：l字节，
长度：l字节(0-127)最高位为l表示后面还有l字节或2字节(128-16383)
机号：2字节l6进制，产品唯一编号(上传为源机号，下传为目的机号)；
命令：l 字节
校验：累加和校验

3．4．2 命令
(1)系统命令(下传)
设置读写器参数，该数据存于EEPROM中，掉电保护，无需每次初始化都设置。长度为1 6字节：0区．1 5区A、B密钥，等待时间，重发次数，告警线K A ，每次消费金额(单位角)。

W LT复位命令，无数据。
ICK R／W 复位命令，无数据。
设置IP地址命令，新IP地址4字节，16进制。

(2)应答命令
3E／3F：ACK／NAK(通信正确与错误)；为提高在汽车的适应能力，包括用户的各类特殊要求，抗干扰，抗恶劣环境，除硬件上采用监控电路外，在软件上还采取了指令冗余和软件陷阱。

4 结语

本论文主要探讨的是在校园一卡通基础上，开发了运用在校车上收费的脱网按次消费校园IC卡读写器，在此基础上，可由校园管理部门对校园所有活动进行统一管理，提高管理效率，避免其他部门“各自为政”，减少重复投资，降低系统总成本，达到全面优化的目的。

新闻投稿合作邮箱：yktchina-admin@163.com 字体[大中小] [收藏] [进入论坛]

文章图片