UHF频段移动支付系统读卡器设计与实现

　　图3 　距离控制方法

　　实现步骤如下:
　　1) 测试每种类型手机在距其10 cm 处的信号强度,制表存储在手机中;
　　2) 通信时,SIM 卡首先告诉读卡器手机的型号,检测到信号强度后查表比较,确定是否通信。

　　2. 4 天线模块

　　天线是任何无线电系统的基本组成部分,是发射和接收电磁波的器件。近年来,无线通信系统的不断发展对天线提出了更高的要求。如个人通信终端模块日益趋向便携、轻、薄、短、小,这也是当前及将来很长一段时间内的设计重点,如此便需要小型但高性能的天线的支持。微带天线就是小型天线发展的一个最重要的方向。其中L TCC天线把微带天线从平面结构发展到了空间结构,电路形式更加多样化,设计更加灵活,是微带天线发展的新方向[ 11 ] 。移动支付读卡器采用了一种2. 45G L TCC 天线。天线结构为5. 3 ×2. 0 ×1. 25 mm ,天线中心频率2. 45 GHz ,带宽不小于200 MHz ,驻波小于2 ,峰值增益为4 dBi 。

　　3 系统软件设计

　　由于读卡器是POS 终端和SIM 卡的通信桥梁,当读卡器上电后,要进行初始化读卡器的过程,包括初始的功率及增益设置。然后等待POS 机发来要求与SIM 卡建立连接的指令。当收到指令,读卡器即处于扫描状态(寻卡阶段) ,寻卡阶段完成读卡器对一个SIM 卡的锁定功能;当找到周围有SIM 卡存在,进入参数设置状态,也就是读卡器与SIM 卡其进行参数的交换,并选定一个双方都支持的方法进行通信;接着进入距离控制阶段,这个阶段完成读卡器与手机的精确定位;以保证读卡器和手机只能在限定的近距离内才能通信。身份认证阶段完成SIM 卡与读卡器的身份认证,防止非授权读卡器连接卡和非授权SIM 卡连接读卡器。主程序流程图如图4 所示。 

　　图4 　读卡器主程序流程 

　　4 系统测试

　　硬件电路及软件设计完成后,采过USB 连接读卡器完成上电、程序下载、复位等功能。根据上述距离控制的方法采集RSSI 参数,并进行手机刷卡测试。测试结果如下表一所示:

　　多次测试结果表明,本系统基本实现了对不同手机刷卡距离可控的要求,该系统可应用于公交支付、门禁考勤等。目前国民技术股份有限公司已采用这套系统作为门禁及考勤记录,通过半年的运行试用,表明该系统成熟、可靠、系统稳定性好,完全达到设计要求。

　　5 结论

　　本文设计的2. 45 GHz 移动支付读卡器系统具有距离可控、抗干扰、抗冲突、刷卡时间短、传输数据快等特点。不需要更换手机,有效的解决了13. 56 MHz NFC 移动支付系统只支持内嵌NFC 模块手机的缺点,具有广泛的应用前景。