專利名稱：一種讀卡器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種讀卡器技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型涉及一種對非接觸IC卡的讀寫裝置，特別涉及一種讀卡器。
技術(shù)背景[0002]近幾年來，隨著非接觸IC卡在交通領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，公共交通卡已經(jīng)成為廣大市民出行的必備。由于應(yīng)用于交通領(lǐng)域的非接觸IC卡屬于卡上電子錢包的應(yīng)用模式，因此需要對交通卡進行充值，只有足夠的資金，才能保證出行的順利。而非接觸IC卡本身為無源產(chǎn)品，因此需要通過特定的非接觸IC卡讀寫器(或稱讀卡器)才能實現(xiàn)對交通卡的各種交易操作。因此交通卡的充值便利是交通卡發(fā)展的一個重要環(huán)節(jié)，然而，雖然通過建立超市、地鐵站點、公交站點的充資網(wǎng)點可以滿足大部分充值的需求，但是，由于網(wǎng)點受時間、地域的限制，不可能滿足全部的充值需求。[0003]如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)的非接觸IC卡讀寫器(交易終端設(shè)備)一般由微處理器、射頻驅(qū)動模塊、安全模塊、天線、時鐘電路、通信接口驅(qū)動模塊等幾個部分組成，其中，微處理器分別與射頻驅(qū)動模塊、安全模塊、時鐘電路、通信接口驅(qū)動模塊相連，射頻驅(qū)動模塊與天線相連，如果需要用于網(wǎng)絡(luò)交易，還必須增加用于網(wǎng)絡(luò)安全控制的安全模塊。[0004]其中，主控微處理器為讀寫器的核心器件，用于控制讀寫器的正常工作；通信接口驅(qū)動模塊用于和計算機的連接，并實現(xiàn)外部設(shè)備與讀卡器之間的數(shù)據(jù)通信；射頻驅(qū)動模塊和天線用于實現(xiàn)對非接觸IC卡之間的各種操作；而安全模塊主要用于對IC卡操作時的密鑰管理。[0005]但這樣一個非接觸IC卡讀寫器(讀卡器)，不僅電路復(fù)雜，成本高，而且，元器件之間的連接線外露，容易被非法侵入者通過數(shù)據(jù)總線竊取卡片的操作信息，從而實現(xiàn)對卡片中電子錢包的攻擊。實用新型內(nèi)容[0006]本實用新型的目的是提供一種讀卡器，能夠通過網(wǎng)上交易平臺實現(xiàn)對公共交通卡、高速公路ETC(電子不停車收費)儲值卡等的在線充值、移資、續(xù)期等操作；能夠降低讀卡器的制作成本，提高讀卡器的安全性能，保證使用者的財產(chǎn)安全；還能夠在脫機狀態(tài)下作為交通卡使用。[0007]為了實現(xiàn)以上目的，本實用新型是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種讀卡器，包含 外殼、設(shè)置在外殼側(cè)面的數(shù)據(jù)接口、設(shè)置在外殼內(nèi)的時鐘模塊、天線，還包含通過數(shù)據(jù)總線相連的[0008]安全集成模塊，所述的安全集成模塊與時鐘模塊的第一計時電路通過電路相連， 該安全集成模塊與數(shù)據(jù)接口的接口電路通過電路相連；[0009]運算集成模塊，所述的運算集成模塊分別與天線以及時鐘模塊的第二計時電路通過電路相連。[0010]所述的安全集成模塊包含第一微處理器、數(shù)據(jù)接口驅(qū)動電路和身份識別電路；3所述的第一微處理器分別與數(shù)據(jù)接口驅(qū)動電路和身份識別電路通過電路相連；所述的數(shù)據(jù)接口驅(qū)動電路與身份識別電路通過電路相連；所述的第一微處理器、數(shù)據(jù)接口驅(qū)動電路和身份識別電路集成在安全集成模塊中。[0011]所述的運算集成模塊包含第二微處理器、射頻控制電路、加解密算法協(xié)處理電路；所述的第二微處理器通過電路分別與射頻控制電路、加解密算法協(xié)處理電路相連；所述的射頻控制電路通過感應(yīng)電路與天線相連；所述的第二微處理器、射頻控制電路、加解密算法協(xié)處理電路集成在運算集成模塊中。[0012]所述的運算集成模塊還集成有交通卡電路，所述的交通卡電路通過電路與射頻控制電路相連。[0013]所述的讀卡器的外殼表面設(shè)置有與天線位置相對應(yīng)的卡片感應(yīng)窗。[0014]所述的讀卡器還包含設(shè)置在外殼內(nèi)的顯示電路；所述的顯示電路的三極管基極的引出端與安全集成模塊的顯示信號管腳相連；所述的顯示電路的發(fā)光二極管的陽極端與接口電路的輸出端相連。[0015]所述的讀卡器的外殼的一角是透明的。[0016]所述的數(shù)據(jù)接口為人機接口設(shè)備模式。[0017]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點[0018]1、能夠?qū)步煌?、高速公路ETC(電子不停車收費)儲值卡等進行在線充值、 移資、續(xù)期；[0019]2、元器件大量減少、成本大幅度下降；[0020]3、采用高集成電路，外部沒有暴露的數(shù)據(jù)總線，安全性更高；[0021]4、集成了交通卡電路，使得交易終端設(shè)備不僅能夠作為讀卡器使用，還能夠在脫機狀態(tài)下作為交通卡使用。


[0022]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的非接觸IC卡讀卡器的邏輯框圖；[0023]圖2為本實用新型一種讀卡器的邏輯框圖；[0024]圖3為本實用新型一種讀卡器的主電路原理圖；[0025]圖4為本實用新型一種讀卡器的運算集成模塊的管腳分布圖；[0026]圖5為本實用新型一種讀卡器的運算集成模塊的邏輯框圖；[0027]圖6為本實用新型一種讀卡器的天線的電路原理圖；[0028]圖7為本實用新型一種讀卡器的顯示電路的電路原理圖；[0029]圖8為本實用新型一種讀卡器的接口電路的電路原理圖；[0030]圖9為本實用新型一種讀卡器的第一計時電路的電路原理圖；[0031]圖10為本實用新型一種讀卡器的第二計時電路的電路原理圖。
具體實施方式
[0032]
以下結(jié)合附圖，通過詳細說明一個較佳的具體實施例，對本實用新型做進一步闡述。[0033]如圖2所示，一種讀卡器，包含外殼、設(shè)置在外殼側(cè)面的數(shù)據(jù)接口、設(shè)置在外殼內(nèi)的時鐘模塊16、天線14，還包含通過數(shù)據(jù)總線相連的安全集成模塊U1、運算集成模塊U3 ； 該安全集成模塊Ul與時鐘模塊16的第一計時電路161通過電路相連，該安全集成模塊Ul 與數(shù)據(jù)接口的接口電路通過電路相連；該運算集成模塊U3分別與天線14以及時鐘模塊16 的第二計時電路162通過電路相連。在本實施例中，外殼側(cè)面的數(shù)據(jù)接口為人機接口設(shè)備模式，使整個讀卡器無需安裝任何驅(qū)動程序，支持即插即用。[0034]如圖3、圖4所示，安全集成模塊Ul與運算集成模塊U3的管腳的連接關(guān)系為U1 的管腳12與U3的管腳四相連，Ul的管腳17與U3的管腳5相連，Ul的管腳20與U3的管腳19相連，Ul的管腳21與U3的管腳21相連，Ul的管腳22與U3的管腳22相連。[0035]其中，如圖2所示，安全集成模塊Ul包含第一微處理器111、數(shù)據(jù)接口驅(qū)動電路 112和身份識別電路113 ；所述的第一微處理器111分別與數(shù)據(jù)接口驅(qū)動電路112和身份識別電路113通過電路相連；所述的數(shù)據(jù)接口驅(qū)動電路112與身份識別電路113通過電路相連；所述的第一微處理器111、數(shù)據(jù)接口驅(qū)動電路112和身份識別電路113集成在安全集成模塊Ul中。在本實施例中，安全集成模塊Ul選用型號為Z8D168的芯片，第一微處理器111 采用八位微處理器系統(tǒng)，用于控制整個安全集成模塊Ul的工作；數(shù)據(jù)接口驅(qū)動電路112為 USB驅(qū)動，用于實現(xiàn)與外部設(shè)備的USB連接；而集成在安全集成模塊Ul的身份識別電路113 則用于交易數(shù)字簽名及所必需的公鑰和證書管理體系的公鑰基礎(chǔ)設(shè)施(PKI)算法。[0036]如圖2所示，運算集成模塊U3包含第二微處理器131、射頻控制電路132、加解密算法協(xié)處理電路133 ；所述的第二微處理器131通過電路分別與射頻控制電路132、加解密算法協(xié)處理電路133相連；所述的射頻控制電路132通過感應(yīng)電路與天線14相連；所述的第二微處理器131、射頻控制電路132、加解密算法協(xié)處理電路133集成在運算集成模塊U3 中。[0037]如圖2所示，運算集成模塊U3還集成有交通卡電路134，該交通卡電路134通過電路與射頻控制電路132相連。在本實施例中，運算集成模塊U3選用型號為FM1915的芯片；第二微處理器131采用八位微處理器系統(tǒng)，用于控制外部的非接觸IC卡的讀寫應(yīng)用控制，還用于與安全集成模塊Ul進行數(shù)據(jù)交互；射頻控制電路132，用于控制對外部非接觸IC 卡的讀寫操作；加解密算法協(xié)處理電路133，用于實現(xiàn)與安全集成模塊Ul之間進行的通信交互過程中的數(shù)據(jù)加密，以確保交易數(shù)據(jù)的安全性；同時芯片還集成的交通卡電路134為一張非接觸IC卡，可以使讀卡器在脫機時，作為一張公共交通卡，在交通消費領(lǐng)域中支付使用。[0038]其中，如圖3和圖9所示，安全集成模塊Ul的管腳與第一計時電路161的連接對應(yīng)關(guān)系為U1的管腳4與第一計時電路161的輸入端XIN相連、Ul的管腳5與第一計時電路161的輸出端XOUT相連。[0039]如圖4、圖6、圖10所示，運算集成模塊U3的管腳與第二計時電路162以及天線14 的連接關(guān)系為U3的管腳44與天線14的RX端相連，U3的管腳49與天線14的VMID端相連，U3的管腳55與天線14的LB端相連，U3的管腳56與天線14的LA端相連，U3的管腳 61與天線14的TX2端相連，U3的管腳63與天線14的TXl端相連，U3的管腳64與天線14 的TGND端相連，U3的管腳51與第二計時電路162的OSCIN端相連，U3的管腳52與第二計時電路162的OSCOUT端相連。[0040]本實施例中，選用Z8D168和FM1915這兩塊高集成度的芯片，減少外圍電路，取消裸露在外面的數(shù)據(jù)總線，不僅節(jié)約了制造成本，還大大提高了安全性能。[0041]本實施例中，讀卡器還包含設(shè)置在外殼內(nèi)的顯示電路15 ；如圖3、圖7和圖8所示，該顯示電路15的三極管基極的引出端LED與安全集成模塊Ul的顯示信號驅(qū)動管腳 U118相連；所述的顯示電路的發(fā)光二極管的陽極端VUSBl與接口電路的輸出端VUSB相連；[0042]如圖3和圖8所示，接口電路的輸入信號管腳與安全集成模塊Ul的管腳對應(yīng)關(guān)系為Ul的管腳3與接口電路的RESUP端相連，Ul的管腳7與接口電路的DP端相連，Ul的管腳8與接口電路的DM端相連。[0043]讀卡器的外殼的一角是透明的，當(dāng)讀卡器與外部設(shè)備通過數(shù)據(jù)線連接后，顯示電路15的發(fā)光二極管即導(dǎo)通并發(fā)光，從而可在透明的一角顯示出亮光，從而給使用者以提7J\ ο[0044]本實施例中，讀卡器的外殼表面還設(shè)置有與天線14位置相對應(yīng)的卡片感應(yīng)窗，便于使用者操作。[0045]本實施例中，由于采用集成電路和極少的外圍貼片電路，使得整個讀卡器可以被設(shè)計為一個迷你型的讀寫器，大小和一張非接觸IC卡相同，僅厚度稍微增加一些；同時讀卡器的印制電路采用黑膠固化，不可被拆卸，一旦拆卸，位于印制電路板上的集成電路自動損毀，從而進一步確保讀卡器的安全。[0046]當(dāng)本實用新型的讀卡器使用時，正常交易分為兩個過程尋卡及卡基本信息獲取和正常交易過程。[0047]在尋卡及卡基本信息獲取過程中，由外部的交易系統(tǒng)發(fā)起的尋卡命令首先通過安全集成模塊Ul的數(shù)據(jù)接口驅(qū)動電路112送入第一微處理器111，再由第一微處理器111將命令透傳到運算集成模塊U3的第二微處理器131，第二微處理器131將信號傳遞給射頻控制電路132，并由射頻控制電路132檢測在天線端是否存在非接觸IC卡，如果存在則將結(jié)果返回第二微處理器131，由第二微處理器131返回安全集成模塊Ul直至交易系統(tǒng)。交易系統(tǒng)計算讀卡密鑰，并對交易及密鑰進行數(shù)字簽名后送入安全集成模塊Ul中，安全集成模塊 Ul的身份識別電路113對密文進行驗簽，驗簽成功后將密文傳送到運算集成模塊U3，運算集成模塊U3的加解密算法協(xié)處理電路133進行解密獲得卡片的操作密鑰，并根據(jù)交易系統(tǒng)的操作指令對卡片進行基本信息的讀取，完成后將獲得的卡片基本信息通過安全集成模塊 Ul回送到交易系統(tǒng)中。[0048]完成尋卡及獲取卡片基本信息后，即進入卡片的正常交易過程。此時交易請求命令包括卡片的交易密鑰進行數(shù)字簽名后送入到安全集成模塊Ul中，安全集成模塊Ul的身份識別電路113對接收的交易報文進行驗簽，驗簽成功后將交易報文傳送到運算集成模塊 U3，運算集成模塊U3的加解密算法協(xié)處理電路133對交易報文進行解密獲得交易命令及操作密鑰。在對卡片認(rèn)證成功后，則由安全集成模塊Ul的第一微處理器111控制整個交易的單步操作，由運算集成模塊U3的第二微處理器131完成對卡片的交易操作，包括對電子錢包的改寫。為確保交易的正確性，在完成交易后，再對卡內(nèi)電子錢包進行一次回讀確認(rèn)操作，一旦錢包的值和交易結(jié)果相符，則認(rèn)為交易成功，交易操作的最終結(jié)果由運算集成模塊 U3回傳到安全集成模塊Ul，并最終回送到交易系統(tǒng)中。[0049]綜上所述，本實用新型一種讀卡器，能夠通過網(wǎng)上交易平臺實現(xiàn)對公共交通卡、高速公路ETC(電子不停車收費)儲值卡等的在線充值、移資、續(xù)期等操作；能夠降低讀卡器的6制作成本，提高讀卡器的安全性能，保證使用者的財產(chǎn)安全；還能夠在脫機使用時，在交通領(lǐng)域作為交通非接觸IC卡使用。[0050] 盡管本實用新型的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實施例作了詳細介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對本實用新型的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對于本實用新型的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本實用新型的保護范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。
權(quán)利要求1.一種讀卡器，包含外殼、設(shè)置在外殼側(cè)面的數(shù)據(jù)接口、設(shè)置在外殼內(nèi)的時鐘模塊 (16)、天線(14)，其特征在于，還包含通過數(shù)據(jù)總線相連的安全集成模塊(U1)，所述的安全集成模塊(Ul)與時鐘模塊(16)的第一計時電路(161) 通過電路相連，該安全集成模塊(Ul)與數(shù)據(jù)接口的接口電路通過電路相連；運算集成模塊(U3)，所述的運算集成模塊(U3)分別與天線(14)以及時鐘模塊(16)的第二計時電路(162)通過電路相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的讀卡器，其特征在于，所述的安全集成模塊(Ul)包含集成在該安全集成模塊(Ul)中的第一微處理器(111)、數(shù)據(jù)接口驅(qū)動電路(112)和身份識別電路 (113);所述的第一微處理器(111)分別與數(shù)據(jù)接口驅(qū)動電路(112)和身份識別電路(113) 通過電路相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的讀卡器，其特征在于，所述的運算集成模塊(U3)包含集成在該運算集成模塊(U3)中的第二微處理器(131)、射頻控制電路(132)、加解密算法協(xié)處理電路(133)；所述的第二微處理器(131)通過電路分別與射頻控制電路(132)、加解密算法協(xié)處理電路(133)相連；所述的射頻控制電路(132)通過電磁感應(yīng)與天線(14)相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的讀卡器，其特征在于，所述的運算集成模塊(U3)還集成有交通卡電路(134)，所述的交通卡電路(134)通過電磁感應(yīng)與天線(14)相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的讀卡器，其特征在于，所述的讀卡器的外殼表面設(shè)置有與天線(14)位置相對應(yīng)的卡片感應(yīng)窗。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的讀卡器，其特征在于，所述的讀卡器還包含設(shè)置在外殼內(nèi)的顯示電路(15);所述的顯示電路(15)的三極管基極的引出端(LED)與安全集成模塊 (Ul)的顯示信號驅(qū)動管腳(U118)相連；所述的顯示電路的發(fā)光二極管的陽極端(VUSBl)與接口電路的輸出端(VUSB)相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的讀卡器，其特征在于，所述的讀卡器的外殼的一角是透明的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的讀卡器，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)接口為人機接口設(shè)備模式。
專利摘要本實用新型公開了一種讀卡器，包含外殼、設(shè)置在外殼側(cè)面的數(shù)據(jù)接口、設(shè)置在外殼內(nèi)的時鐘模塊、天線，還包含通過數(shù)據(jù)總線相連的安全集成模塊，所述的安全集成模塊與時鐘模塊的第一計時電路通過電路相連，該安全集成模塊與數(shù)據(jù)接口的接口電路通過電路相連；運算集成模塊，所述的運算集成模塊分別與天線以及時鐘模塊的第二計時電路通過電路相連。本實用新型能夠通過網(wǎng)上交易平臺實現(xiàn)對公共交通卡、高速公路ETC(電子不停車收費)儲值卡等的在線充值、移資、續(xù)期等操作；能夠降低讀卡器的制作成本，提高讀卡器的安全性能，保證使用者的財產(chǎn)安全；還能夠在脫機使用時，在交通領(lǐng)域作為交通非接觸IC卡使用。
文檔編號G06K7/00GK202257596SQ20112038424
公開日2012年5月30日 申請日期2011年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月11日
發(fā)明者應(yīng)鵬, 張弛, 徐振宇, 徐驍驊, 王君青, 胡振清, 謝志剛, 陳宇, 顧春輝, 馬曉楓 申請人:上海公共交通卡股份有限公司