一種基於can與arm技術的嵌入式ic卡讀寫機的製作方法
2023-05-30 15:32:46 1
專利名稱：一種基於can與arm技術的嵌入式ic卡讀寫機的製作方法
技術領域：
本發明涉及智慧校園、數字校園的ー卡通等物聯網終端領域的應用。
背景技術：
近年來，隨著物聯網終端與ー卡通信息化建設的進一歩加快，智慧城市、智慧校園和數位化校園ー卡通得到了廣泛的應用。尤其是作為校園一卡通的消費終端IC卡讀寫機，由於學校的特殊環境，刷卡人數多，數據量大，交易密集，實時性要求較高。因此各廠商普遍採用51系統列單片機作為IC讀寫機的中央處理器，採用RS485或RS422總線與上位機進行數據通訊。即使是這樣，隨著學校信息管理要求的提高，以及學校規模的擴大，系統跨校區的應用，就顯得有些美中不足。業務處理能力的限制以及異歩數據交換的限制，導致系統實時性、可靠性差，主要體現在以下幾個方面。
I、由於RS485總線的網絡傳輸數據，造成網絡瓶頸，不能滿足實時消費處理的要求。2、由於RS485總線的網絡傳輸數據，造成網絡瓶頸，使持卡人掛失卡的白名單信息得不到及時更新。3、由於RS485總線的網絡傳輸數據，造成網絡瓶頸，補貼的發放不能及時發至POS機，給消費者帶來不便。4、終端POS機的51系列單片機，使業務邏輯處理能力受到限制，影響白名單的
更新速率。5、網絡中個別節點出現問題，容易使得總線處幹「死鎖」狀態，導致系統可靠性差。
發明內容
為了概括本發明的目的，在這裡描述了本發明的某些方面、優點和新穎特徵。應了解，無需所有這些方面、優點和特徵包含在任一特殊的實施例中。為了彌補現有技術的不足，本發明提出了ー種エ藝簡單、處理速度快、實時性高、可靠性好的基於CAN與ARM技術的嵌入式IC卡讀寫機。為了達到上述目的，本發明採用技術方案是
I、用CAN總線技術替換原RS485或RS422總線網傳輸數據，解決因網絡瓶頸問題而導致不能滿足實時消費處理的要求，和白名單不能實時更新、補貼不能及時發至POS機的問題以及因網絡中個別節點出現問題，容易使得總線處幹「死鎖」狀態，導致系統可靠性差的問題。CAN (Controller Area Network)屬於現場總線的範疇,它是一種有效支持分布式控制或實時控制的串行通信網絡。CAN控制器工作於多主方式，網絡中的各節點都可根據總線訪問優先權採用無損結構的逐位仲裁方式競爭向總線發送數據，且CAN協議廢除了站地址編碼，而代之以對通信數據進行編碼，這可使不同的節點同時接收到相同的數據，這些特點使得CAN總線構成的網絡各節點之間的數據通信實時性強，並且容易構成冗餘結構，提高系統的可靠性和系統的靈活性。CAN總線通過CAN控制器接ロ晶片82C250的兩個輸出端CANH和CANL與物理總線相連，而CANH端的狀態只能是高電平或懸浮狀態，CANL端只能是低電平或懸浮狀態。這就保證不會出現象RS-485網絡中，當系統有錯誤，出現多節點同時向總線發送數據時，導致總線呈現短路，從而損壞某些節點的現象。而且CAN節點在錯誤嚴重的情況下具有自動關閉輸出功能，以使總線上其他節點的操作不受影響，從而保證不會出現象在網絡中，因個別節點出現問題，使得總線處幹「死鎖」狀態。2、用ARM技術替換原51系列單片機技術，増加POS機的業務處理能力，提高白名單更新速率和數據存儲空間。在本發明中運用ARM技術，使白名單的存儲容量大大增加，白名單的處理在100000條有效記錄下，白名單查詢時間複雜度為0(10)，完全能滿足高速查詢要求。同時支持對白名單的無序動態增刪改，操作時間小於10MS。查詢小於2MS。ARM (Advanced RISC Machines)是微處理器,可以多任務，並且還可以跑作業系統。因此ー些複雜的業務處理在多任務的作業系統下實現起來就遠優於51系列的單片機。 ARM晶片為32位處理器，由於其自身特性(處理速度、處理能力、儲存容量等)比51單片機都要強很多，為此在技術實現上也顯得比51單片機遊刃有餘。正是這種遊刃有餘，後期易給客戶提供升級、擴容、改造等便利。ARM可以引入進程的管理調度系統，使系統運行更加高效。作為電子支付用的IC卡讀寫機的交易數據、通訊數據都是高安全性數據，往往需要通過加、解密處理。處理這些數據需要耗竭大量的CPU資源，傳統的51單片機越來越難滿足這類高處理能力的需求；而ARM晶片由於處理能力強、內部資源豐富，為此能夠很好的解決此類難題，從而保證較高的安全性。LINUX的內核與用戶空間的內存管理分開，不會因為用戶的單個程序錯誤而引起系統死棹。3、用CAN轉乙太網設備的應用技術支持動態負載的增加。利用CAN轉乙太網設備的應用技術，可以將眾多的分散CAN節點高速數據連入乙太網信息層，使得現場實時數據方便的接入區域網及internet網絡。將CAN轉換模塊看做是CAN轉乙太網的交換機，實現對每個CAN節點的區分，並且對來自網絡和CAN總線上的數據分配、傳輸。數據採集軟體採用Socket通訊直接與CAN轉乙太網模塊建立通訊連接。通過CAN ID或通訊協議來區分數據。充分利用乙太網的高速傳輸、集中管理、低成本光纖傳輸等特性，可以極大的提高系統的整體水平。本發明的有益效果本發明在硬體設計上採用多種創新，與業界485總線51系列的IC卡讀寫機相比有以下明顯優點。I、用CAN總線技術替換原RS485或RS422總線網傳輸數據，解決因網絡瓶頸問題而導致不能滿足實時消費處理的要求，和白名單不能實時更新、補貼不能及時發至POS機的問題以及因網絡中個別節點出現問題，容易使得總線處幹「死鎖」狀態，導致系統可靠性差的問題。CAN (Controller Area Network)屬於現場總線的範疇,它是一種有效支持分布式控制或實時控制的串行通信網絡。較之目前RS-485基於線構建的分布式控制系統而言，基於CAN總線的分布式控制系統在以下方面具有明顯的優越性
第一 CAN控制器工作於多主方式，網絡中的各節點都可根據總線訪問優先權(取決於報文標識符)採用無損結構的逐位仲裁方式競爭向總線發送數據，且CAN協議廢除了站地址編碼，而代之以對通信數據進行編碼，這可使不同的節點同時接收到相同的數據，這些特點使得CAN總線構成的網絡各節點之間的數據通信實時性強，並且容易構成冗餘結構，提高系統的可靠性和系統的靈活性。而利用RS-485隻能構成主從式結構系統，通信方式也只能以主站輪詢的方式進行，系統的實時性、可靠性較差。第二 CAN總線通過CAN控制器接ロ晶片82C250的兩個輸出端CANH和CANL與物理總線相連，而CANH端的狀態只能是高電平或懸浮狀態，CANL端只能是低電平或懸浮狀態。這就保證不會出現象RS-485網絡中，當系統有錯誤，出現多節點同時向總線發送數據吋，導致總線呈現短路，從而損壞某些節點的現象。而且CAN節點在錯誤嚴重的情況下具有自動關閉輸出功能，以使總線上其他節點的操作不受影響，從而保證不會出現象在網絡中，因個別節點出現問題，使得總線處於「死鎖」狀態。
第三CAN具有完善的通信協議，可由CAN控制器晶片及其接ロ晶片來實現，從而大大降低了系統的開發難度，縮短了開發周期，這些是只僅僅有電氣協議的RS-485所無法比擬的。 具體如下
權利要求
1.一種基於CAN與ARM技術的嵌入式IC卡讀寫機,其特徵在於它以中央核心主板為中心，連接CAN模塊、兩個LCD顯示屏、供電管理中心模塊、射頻天線板模塊、音頻輸出模塊、鍵盤控制模塊。
2.根據權利要求I所述的基於CAN與ARM技術的嵌入式IC卡讀寫機，其特徵在於所述供電管理中心模塊還包括供電開關和UPS蓄電池。
3.根據權利要求I所述的基於CAN與ARM技術的嵌入式IC卡讀寫機，其特徵在於所述鍵盤控制模塊包括鍵盤模塊和鍵盤板。
4.根據權利要求I所述的基於CAN與ARM技術的嵌入式IC卡讀寫機，其特徵在於所述CAN模塊通過CAN控制器接口晶片82C250的兩個輸出端CANH和CANL與物理總線相連，CANH端的狀態是高電平或懸浮狀態，CANL端是低電平或懸浮狀態。
5.根據權利要求I至4之一所述的基於CAN與ARM技術的嵌入式IC卡讀寫機，其特徵在於所述中央核心主板是由ARM中央處理器、系統存儲電路、信息存儲電路、鍵盤接口電路、射頻讀碼電路、射頻解碼電路、音頻控制電路、CAN接口電路、TCP系統控制電路、輸出接口電路、供電管理電路、視頻控制接口電路組成，所述ARM中央處理器與其它電路分別相連。
6.根據權利要求5所述的基於CAN與ARM技術的嵌入式IC卡讀寫機，其特徵在於所述CAN接口電路包括CAN隔離電路和CAN收發電路。
7.根據權利要求5所述的基於CAN與ARM技術的嵌入式IC卡讀寫機，其特徵在於所述ARM是32位微處理器。
全文摘要
本發明公開了一種基於CAN與ARM技術的嵌入式IC卡讀寫機，它以中央核心主板為中心，連接CAN模塊、兩個LCD顯示屏、供電管理中心模塊、射頻天線板模塊、音頻輸出模塊、鍵盤控制模塊。本發明用CAN總線技術替換原RS485或RS422總線網傳輸數據，解決因網絡瓶頸問題而導致不能滿足實時消費處理的要求，以及系統可靠性差的問題；用ARM處理器技術替換原51系列單片機技術，增加POS機的業務處理能力，提高白名單更新速率和數據存儲空間。
文檔編號H04L12/40GK102857396SQ20121031591
公開日2013年1月2日 申請日期2012年8月31日 優先權日2012年8月31日
發明者王向前, 王向東 申請人:南京鑫三強科技實業有限公司