一種非接觸ic卡讀寫器及其尋卡的方法

2023-05-23 07:19:46 2

專利名稱：一種非接觸ic卡讀寫器及其尋卡的方法
技術領域：
本發明屬於通信技術領域，特別涉及一種非接觸IC卡讀寫器及其尋卡的方法。
背景技術：
非接觸IC卡已經廣泛應用於各個領域，如城市公交一卡通、停車場收費、公路收 費等。目前最常用的是符合IS014443規範的非接觸IC卡，載波頻率為13.56Mhz。與該卡 片進行通訊、讀寫、認證等操作都是有非接觸IC卡讀寫器完成。在該工作頻率下，讀寫器通 過閉合的線圈發送能量和載波數據，IC卡也是通過閉合的線圈耦合獲取能量和載波數據。其工作原理屬於進場耦合，由於卡片是無源的，需要接收讀寫器天線發送的能量 才能工作，IC卡和讀寫器天線之間的距離一般小於10cm，超過該距離時，IC卡接收到的能 量較小，量化的指標是場強小於1. 5A/m時，不能確保正常工作。很多應用場合需要在不同的位置進行刷卡，如停車場出入口、公路收費窗口，大貨 車司機的刷卡高度是2米，而小轎車的刷卡高度為1米，這就要求在這兩個高度都可以刷卡 才能方便司機不下車刷卡。現有技術中通過由收費窗口的PC分別控制的兩套單天線的非接觸IC卡讀寫器實 現在不同的位置進行刷卡，工作時的能耗高。

發明內容
為了解決現有技術中實現在不同的位置進行刷卡的能耗高的問題，本發明實施例 提供了一種非接觸ic卡讀寫器，包括RF電路，主控晶片、至少兩個天線第一天線和第二天 線，天線選擇電路，天線選擇電路與主控晶片連接，天線選擇電路根據主控晶片發送的切換 指令，將RF電路連接到第一天線或第二天線。同時本發明實施例還提供一種如權利要求1所述的非接觸IC卡讀寫器尋卡的方 法，包括讀寫器的主控晶片接收到操作非接觸IC卡的指令時，通過當前與RF電路連接的 第一天線發送尋卡指令；當接收到RF電路返回的未尋到卡片的錯誤指令時，讀卡器的主控晶片發送切換 指令，控制天線選擇電路將RF電路從第一天線切換連接到第二天線；讀卡器的主控晶片通過與RF電路連接的第二天線發送尋卡指令。由本發明提供的具體實施方案可以看出，正是由於根據切換指令控制天線選擇電 路將RF電路連接到第一天線或第二天線，從而兩個天線都可以與非接觸IC卡進行通訊，只 需一套非接觸IC卡讀寫器實現在不同的位置進行刷卡，工作時的能耗較低。


圖1為本發明提供的第一實施例雙天線非接觸IC卡讀寫器結構圖；圖2為本發明提供的第一實施例三天線非接觸IC卡讀寫器結構圖3為本發明提供的第一實施例天線選擇電路的工作原理圖；圖4為本發明提供的第二實施例系統結構圖；圖5為本發明提供的第二實施例方法流程圖。
具體實施例方式為了解決現有技術中實現在不同的位置進行刷卡的能耗高的問題，本發明的第一 實施例提供一種非接觸IC卡讀寫器，非接觸IC卡讀寫器是主控設備(如PC機)和非接觸 IC卡之間的通道。通過串行、USB等接口連接到主控設備，通過外接電源供電，一般採用外 接電源適配器提供的直流穩壓電源供電，內置或外接天線，IC卡進入天線有效工作範圍內 時，可與IC卡進行數據通訊。本實施例的非接觸IC卡讀寫器7，如圖1所示，採用一套讀寫器連接兩套天線，硬 件組成包括由主控晶片1、RF電路2、天線選擇電路3、天線4和天線5。主控晶片1與RF 電路2通過串口或I/O 口連接，並進行雙向通訊；主控晶片1通過I/O輸出接口 11連接天 線選擇電路3的切換控制接口 31，進而控制天線選擇電路3將RF電路2連接到天線4或天 線5，RF電路2和天線4或天線5進行雙向通訊。主晶片1通過I/O輸出接口 11 口發送切 換指令，如切換指令為0，則天線選擇電路3將RF電路2連接到天線4 ；切換指令為1，則天 線選擇電路3將RF電路2連接到天線5。從該I/O輸出接口 11最後一次指令或狀態，可以 知道RF電路2當前連接的是天線4還是天線5。當然採用天線4和天線5隻是本發明實施 例中的一個優選的方案，為了更清楚的說明本發明的技術方案，本發明還提供包括一套讀 寫器連接三套天線或更多套天線的實施方案，如圖2所示，與連接兩套天線的方案的不同 之處在於，讀寫器除了包括天線4和天線5之外，還包括天線8。主晶片1通過I/O輸出接 口 11 口發送切換指令，切換指令為00，天線選擇電路3將RF電路2連接到天線4;切換指 令為01，則天線選擇電路3將RF電路2連接到天線5。切換指令為10，則天線選擇電路3 將RF電路2連接到天線8，從該I/O輸出接口 11最後一次指令或狀態，可以知道RF電路2 當前連接的是天線4、天線5還是天線8。更多套天線的實施方案類似此處不再贅述。本實施例中天線4或天線5是兩個相同的天線，兩個天線分別使用同軸電纜連接 到非接觸IC卡讀寫器7上，即外置於非接觸IC卡讀寫器7，長度可以不同，所以沒有高度差 問題。兩個天線可以與主機分體獨立出來，也可以是一體化，均外置於主機。當然根據實際 的應用環境，天線4或天線5也可以是兩個不同的天線，一個內置於主機，一個外置於主機。天線選擇電路3的工作原理請見圖3，天線選擇電路3，有一個切換控制接口 31連 接到主控晶片1的輸出控制接口 11，天線選擇電路3可控制RF電路2的RF射頻接口連接 到天線4或天線5。天線選擇電路3的實現方法有很多種，例如採用繼電器實現，採用數 字開關器件，或採用三極體實現。本發明第二實施例是一種非接觸IC卡讀寫器與IC卡通信建立的方法，下面以實 施於圖4的系統為例進行說明，該系統包括相互連接的主控設備6和非接觸IC卡讀寫器7， 該方法如圖5所示，包括以下步驟步驟101.主控設備6發送操作非接觸IC卡指令給非接觸IC卡讀寫器7的主控 晶片1。步驟102.非接觸IC卡讀寫器7的主控晶片1通過RF電路2向當前連接的天線發送尋卡指令。步驟103.判斷天線射頻區域內是否有非接觸IC卡，若是，則執行步驟105，否則執 行步驟104。步驟104. RF電路2向主控晶片1返回未尋到卡片的錯誤指令，讀寫器主控晶片1 通過I/O 口向天線選擇電路3發送切換指令，切換與RF電路2連接的天線，並返回步驟102。步驟105. RF電路2向主控晶片1返回尋到卡的指令，非接觸IC卡讀寫器7的主 控晶片1向主控設備6返回尋到卡的指令。主控設備6發送其他指令完成本次交易，如讀 信息、讀餘額、扣款、寫交易記錄等指令，結束本次交易。其中步驟102中，與RF電路2當前連接的天線為天線4，則非接觸IC卡讀寫器7 的主控晶片1通過RF電路2向天線4發送尋卡指令。其中步驟103中，讀卡器的主控晶片1是根據接收到RF電路返回的未尋到卡片的 錯誤指令或尋到卡片的指令，判斷天線射頻區域內是否有非接觸IC卡。其中步驟104中，讀寫器主控晶片1通過I/O 口向天線選擇電路3發送切換指令， 將與RF電路2連接的天線4切換為天線5，並返回步驟102，此時步驟102中與RF電路2 當前連接的天線為天線5，則非接觸IC卡讀寫器7通過RF電路2向天線5發送尋卡指令。 若天線射頻區域內是一直沒有非接觸IC卡，則不斷循環執行步驟102到步驟104，當然實際 實施的時候，可以設定一個時間閾值，當尋卡的時間到達該閾值時，則停止尋卡，主控晶片1 向主控設備6返回未尋到IC卡的指令。如果是三套天線，與兩套天線的方案基本相同，不 同之處就是，與RF電路2當前連接的天線依次在天線4、天線5和天線8之間切換，並不斷 循環執行步驟102到步驟104。兩套天線的方案的切換指令可以採用0或1表示。三套天 線的方案的切換指令可以採用00、01、10表示。多套天線的方案以此類推此處不再贅述。通過天線選擇電路3將RF電路的射頻接口切換到不同的天線，從而達到兩個天線 都可以與非接觸IC卡進行通訊，可降低雙天線非接觸IC卡讀寫器的成本，確保兩個天線上 對非接觸IC卡操作的性能一致，晶片數量最小化，可降低設備的功耗。顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精 神和範圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬於本發明權利要求及其等同技術的範圍 之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。
權利要求
一種非接觸IC卡讀寫器，包括RF電路，其特徵在於，還包括主控晶片、至少兩個天線第一天線和第二天線，天線選擇電路，天線選擇電路與主控晶片連接，天線選擇電路根據主控晶片發送的切換指令，將RF電路連接到第一天線或第二天線。
2.如權利要求1所述的讀寫器，其特徵在於，天線選擇電路為繼電器、數字開關器件或三極體。
3.如權利要求1所述的讀寫器，其特徵在於，天線選擇電路的切換控制接口與主控芯 片的輸出控制接口連接。
4.一種如權利要求1所述的非接觸IC卡讀寫器尋卡的方法，其特徵在於，包括讀寫器的主控晶片接收到操作非接觸IC卡的指令時，通過當前與RF電路連接的第一 天線發送尋卡指令；當接收到RF電路返回的未尋到卡片的錯誤指令時，讀卡器的主控晶片發送切換指令， 控制天線選擇電路將RF電路從第一天線切換連接到第二天線；讀卡器的主控晶片通過與RF電路連接的第二天線發送尋卡指令。
5.如權利要求4所述的方法，其特徵在於，當尋到IC卡時，還包括 RF電路向主控晶片返回尋到IC卡的指令；主控晶片向發出操作非接觸IC卡指令的主控設備返回尋到IC卡的指令。
6.如權利要求5所述的方法，其特徵在於，主控設備收到尋到IC卡的指令後，發送其它 指令與IC卡進行交易。
7.如權利要求6所述的方法，其特徵在於，其它指令包括讀信息、讀餘額、扣款、寫交易 記錄指令。
8.如權利要求4所述的方法，其特徵在於，當通過與RF電路連接的第二天線沒有尋到 卡時，還包括主控晶片發送切換指令，控制天線選擇電路將RF電路從第二天線切換連接到第一天線.一入 ，返回通過當前與RF電路連接的第一天線發送尋卡指令的步驟。
9.如權利要求8所述的方法，其特徵在於，還包括主控晶片在預定的時間內沒有收到 尋到IC卡指令，則向主控設備返回未尋到IC卡的指令。
全文摘要
為了解決現有技術中在不同的位置進行刷卡的能耗高的問題，本發明公開了一種非接觸IC卡讀寫器及其尋卡的方法，本發明公開的非接觸IC卡讀寫器包括RF電路，還包括主控晶片、第一天線和第二天線，天線選擇電路，天線選擇電路與主控晶片連接，天線選擇電路根據主控晶片發送的切換指令，將RF電路連接到第一天線或第二天線，正是由於根據切換指令控制天線選擇電路將RF電路連接到第一天線或第二天線，從而兩個天線都可以與非接觸IC卡進行通訊，使得在不同的位置進行刷卡時的能耗較低。
文檔編號G06K17/00GK101877070SQ20091024349
公開日2010年11月3日 申請日期2009年12月24日 優先權日2009年12月24日
發明者段永剛, 王曉雨 申請人:北京握奇智能科技有限公司