CN101464960B - 一种读取身份证信息并打印的设备和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种读取身份证信息并打印的设备和方法，该设备包括：包括核心处理单元和存储器的数字信号处理单元，用于发送读卡指令和对接收的身份证信息解码，核心处理单元CPU与所存储器连接并互相通信；与核心处理单元连接的可编程逻辑单元，通过输入/输出端口连接读卡器接口单元、打印机接口单元；读卡器接口单元与读卡器连接，用于发送读卡指令并回传的身份证信息；与打印机连接的打印机接口单元，该方法中数字信号处理单元通过可编程逻辑单元控制读卡器读取身份证信息，并将接收的数据输出打印。本发明在没有计算机的情况下，实现身份证信息的读取和打印，代替了读卡器的软件驱动程序，提高了读卡器的安全性和准确性。
Description
技术领域
本发明涉及读取身份证信息的设备，具体涉及一种读取身份证信息并打印的设备和方法。
背景技术
在我国推广应用带有数字防伪系统的第二代身份证以后，从而可以使用身份证上的数字信息对客户身份进行识别。
普通的身份证读卡器依赖计算机，需要在计算机上安装驱动程序软件，才能够识别和接收读卡器的所读取的身份证信息数据。用软件作为驱动程序，易于修改，也容易受到病毒、电磁等的影响，安全性和准确性存在隐患。
另外在某些不适合计算机的应用环境下，普通的身份证读卡器更是无法做到数据读取、打印。
发明内容
本发明的目的是提供一种读取身份证信息并打印的设备和方法，利用该设备在没有计算机的情况下，能实现身份证读卡器的读取、打印功能，能够更好的保护用户身份证信息。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种读取身份证信息并打印的设备，其特征在于，该设备包括：
数字信号处理单元：包括用于发送读卡指令和控制信号、对读卡器发送的身份证信息进行解码的核心处理单元CPU，和用于存储读卡器发送的身份证信息的存储器，核心处理单元CPU与所述存储器连接并互相通信；
可编程逻辑单元：通过外设存储接口与所述数字信号处理单元连接，并分别连接读卡器接口单元、打印机接口单元，用于接收所述核心处理单元CPU发送的读卡指令和控制信号并转发到所述读卡器接口单元、打印机接口单元；
读卡器接口单元：与读卡器连接，用于向读卡器发送读卡指令，并将读卡器回传的身份证信息通过可编程逻辑单元发送到数字信号处理单元；
打印机接口单元：与打印机连接，用于将核心处理单元CPU解码后的身份证信息输出到打印机上打印。
所述读卡器接口单元包括相互连接的串行接口子单元和串/并转换子单元，所述串行接口子单元连接读卡器，所述串/并转换子单元用于对核心处理单元CPU和读卡器之间传输的数据进行串/并转换。
所述数字信号处理单元还包括程序下载子单元，所述程序下载子单元与计算机连接并下载控制程序。
该设备还包括：与所述可编程逻辑单元连接的复位子单元，所述复位子单元通过所述可编程逻辑单元接收所述核心处理单元CPU发送的控制信号，在检测不到控制信号时向所述核心处理单元CPU发送重启信号。
该设备还包括与可编程逻辑单元连接的状态指示灯，所述可编程逻辑单元接收核心处理单元CPU发送的控制信号并控制指示灯的状态。
该设备还包括与可编程逻辑单元连接的蜂鸣器，所述可编程逻辑器单元接收核心处理单元CPU发送的控制信号并控制蜂鸣器发出声音提示。
该设备还包括壳体，所述壳体上具有分别与读卡器接口单元、打印机接口单元对应的接读卡器的接口、接打印机的接口。
所述可编程逻辑单元为ALTERA公司的型号为EPM3128A的可编程逻辑芯片。
与读卡器连接的串行接口电路为RS-232接口电路，所述串/并转换子单元为TI公司型号为TI16C752B的串/并转换芯片。
所述打印机接口单元为通用串行总线接口芯片CH375。
一种读取身份证信息并打印的方法，该方法包括如下步骤：
(1)程序下载子单元从与其连接的计算机下载控制程序；
(2)核心处理单元CPU通过数据总线向可编程逻辑单元发送读卡指令和控制信号，所述控制信号选通读卡器接口单元，所述读卡器接口单元的串/并转换子单元对读卡指令进行串/并转换，并通过串行接口子单元向读卡器发送转换后的读卡指令；
(3)所述读卡器自动执行读卡指令，读取身份证信息并回传到所述读卡器接口单元；
(4)所述读卡器接口单元将回传的串行传输的身份证信息通过可编程逻辑单元发送到数字信号处理单元将其保存在存储器内；
(5)核心处理单元CPU将存储内读卡器发送的身份证信息进行解码，解码后的身份证信息由打印机接口单元输出到打印机上进行打印；
在步骤(2)中，核心处理单元CPU通过数据总线向可编程逻辑单元发送读卡指令和控制信号后，与所述可编程逻辑单元连接的复位子单元通过所述可编程逻辑单元接收所述核心处理单元CPU发送的控制信号，在检测不到控制信号时向所述核心处理单元CPU发送重启信号。
使用本发明的嵌入式设备读取身份证具有以下优点：
1.使用本发明的嵌入式设备，读卡器可以脱离计算机实现信息的读取和打印。
2.使用本发明的嵌入式设备，无需使用读卡器的软件驱动程序，提高了读卡器使用的安全性和准确性。
3.使用本发明的嵌入式设备，能够更好地保护用户身份证信息。
附图说明
图1为本发明读取身份证信息并打印的嵌入式设备的设计原理示意图；
图2为本发明读取身份证信息并打印的嵌入式设备主板上的串/并转换电路；
图3为本发明读取身份证信息并打印的嵌入式设备主板上USB接口电路；
图4为本发明读取身份证信息并打印的嵌入式设备主板上的复位电路。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本实施例中，读取身份证信息并显示的嵌入式设备包括壳体和电路板，电路板上的电路分为核心控制单元CPU(Central ProcessingUnit)和接外设的接口电路两大部分，壳体将电路板封闭并留有与电路板上接口电路对应的连接外设的接口，电路板的具体结构如图1所示，核心控制单元CPU内嵌在数字信号处理器DSP(Digital SignalProcessing)中，接外设的接口电路通过可编程逻辑器件CPLD(Complex Programable Logic Device)实现，对可编程逻辑器件CPLD部分进行数字电路设计实现连接读卡器的RS-232串行接口电路、显示工作状态的指示灯控制电路、设备出现异常情况时的复位电路、输出声音提示的声音控制电路，接打印机的通用串行总线USB(UniversalSerial Bus)接口电路，壳体上有与接口电路相应的接读卡器的RS-232串口、工作状态指示灯、手动复位开关、发声器、打印机的接口，对可编程逻辑器件CPLD部分进行数字电路设计实现的接口电路分别与核心控制单元CPU连接并由CPU控制。数字信号处理器DSP部分还实现了由核心处理单元外CPU控制的程序下载电路、看门狗自动复位电路，壳体上有相应的程序下载电路接口。
该设备通过RS-232串口连接身份证读卡器，在壳体上的其它接口连接上相应的设备，下面说明该实施的工作过程。
该设备上电后首先初始化，通过程序下载接口连接计算机从计算机上下载外设接口运行程序，该程序下载到数字信号处理器DSP部分的程序下载电路，核心处理单元CPU执行该外设接口运行程序控制其它外设，具体控制过程为：核心处理单元CPU自动执行读卡指令，通过RS-232接口电路向读卡器发送读卡指令，读卡器执行读卡指令读取身份证信息，读取的数据由读卡器处理后经RS-232接口电路传回嵌入式设备，核心处理单元CPU通过接打印机的USB接口电路输出到与电路板连接的打印机上打印，不保留用户的任何数据，从而更好的保护用户的数据。
另外，核心处理单元CPU执行该外设接口运行程序时根据工作状态控制发声器、显示工作状态的指示灯，在设备出现异常情况时，设备能通过看门狗自动复位电路复位，从而不会出现嵌入式设备不工作的情况。本嵌入式设备在壳体上设置的手动复位开关，可以手动恢复开机状态的复位电路。
本实施例中该设备电路板上的数字信号处理器DSP中的CPU作为核心处理单元，由于现有技术中数字信号处理器本身带有程序下载电路和看门狗电路，本实施例中通过程序下载电路连接计算机下载外设接口运行程序，数字信号处理器通过外设存储接口EMIF(ExternalMemory Interface)与可编程逻辑器件CPLD连接，外设存储接口EMIF包括地址线、数据线、读写信号线和片选线，本实施例中可编程逻辑器件采用ALTERA公司的型号为EPM3128A的芯片。
可编程逻辑器件的工作大部分是在电脑上完成的。打开集成开发软件即ALTERA公司的QUARTUS→画原理图、写硬件描述语言(VHDL，Verilog)→编译→给出逻辑电路的输入激励信号，进行仿真，查看逻辑输出结果是否正确→进行管脚输入、输出锁定(EPM3128A的96个输入、输出管脚可根据需要设定)→生成代码→通过下载电缆将代码传送并存储在可编程逻辑器件EPM3128A中。该芯片各管脚已引出，将状态指示灯、蜂鸣器通过导线分别接到芯片板上，该芯片各管脚引出后还通过导线连接串口电路、通用串行总线USB接口电路和自动复位电路，读取身份证的读卡器通过RS-232接口电路与串口电路连接，打印机的接口与电路板上的USB接口电路连接实现身份证信息的打印功能。
由于数字信号处理器的输入/输出(I/O)口为并行通信，读取身份证的读卡器为串行通信，要实现数字信号处理器与读卡器的串行通信有两种方法，一种是使用数字信号处理器的通用I/O信号作为串口发送和接收信号，用软件逐位发送和接收数据，即软件异步通信方法，这种方法需要占用很多CPU通信时间，因此，只能在CPU不太忙、实时性要求不太高的情况下使用；第二种是通过扩展异步通信芯片来实现高速串行通信，本实施例中采用此方法实现数字信号处理器与读卡器的串行通信，如图2所示为本发明嵌入式设备中接读卡器的串口电路部分，DSP芯片中的核心处理单元CPU通过EMIF数据总线与可编程逻辑芯片EPM3128A连接，EPM3128A各管脚引出后通过导线连接串/并转换芯片TI16C752B。
TI16C752B是TI公司推出的新型UART(Universal AsynchronousReceiver and Transmitter)收发器，图3中TI16C752B的主要引脚功能如下：
A0～A2：地址线，通过这几引脚以及读写信号
和
可以访问及设定TI16C752B片内寄存器；
D0～D7：双向8位数据线；
TXA/RXA、TXB/RXB：分别表示所要发送和接收的数据端口；
INTA/INTB：中断信号；
RESET：芯片复位信号；
XTAL1/XTAL2：时钟输入/输出信号。
如2所示，串/并转换芯片TI16C752B的双向8位数据线与EPM3128A的输入输出端口I/O连接用来接收EPM3128A发送的数据，地址线A0～A2与EPM3128A的I/O口连接用来接收EPM3128A要发送数据的目的地址，读写信号IORD和IOWR、两套UART的片选信号CSA和CSB、复位信号RESET分别与EPM3128A的I/O口连接，EPM3128A通过数据总线与数字信号处理器DSP连接，通过DSP对可变成逻辑器件EPM3128A管脚进行如下设计：
系统上电后，EPM3128A芯片通过数据总线接收DSP发送的地址信号，并通过与EPM3128A连接的地址线A0～A2控制是否使用串口，在该地址线无效时不使用串口，串/并转换芯片TI16C752B不工作，有效时使用串口时，并根据DSP发送的片选信号CSA和CSB判断出使用哪一个串口，核心处理单元CPU自动执行读卡指令，将读卡指令通过数据总线发送到可变成逻辑器件，可变成逻辑器件通过与TI16C752B的双向8位数据线连接的管脚将其发送到TI16C752B，TI16C752B将接收的读卡指令保存在片内寄存器，将并行数据转换位串行数据后通过发送数据端口TXA或TXB发送。
系统调电后，核心处理单元发送复位信号到可编程逻辑器件，EPM3128A通过与TI16C752B芯片上RESET连接的管脚发送复位信号，TI16C752B接收复位信号自动复位。
可编程逻辑器件接收数字信号处理器发送的读写信号
和信号，再转发给，串/并转换芯片TI16C752B，该芯片根据接收的读写信号判断对接收的数据是读操作还是写操作。
该电路中，串/并转换芯片TI16C752B通过数据收发管脚RXA、TXA(或RXB、TXB)与RS-232接口电路连接，读卡器直接与RS-232接口电路连接。
读卡器接收读卡指令后读取身份证信息，并将读取的身份证经RS-232接口电路回传到串/并转换芯片TI16C752B，该芯片通过管脚RXA或RXB的接收身份证信息数据，并接收的身份证信息保存在片内寄存器中，执行串/并转换后将并行传输数据通过与可编程逻辑连接的8位数据线回传到数字信号处理器中。
将读取的身份证信息回传到数字信号处理器后，核心处理单元CPU将其通过通用串行总线USB接口电路将其发送到打印机上打印，如图3所示为本发明嵌入式设备的USB接口电路。本实施例中数字信号处理器通过数据总线EMIF与可编程逻辑芯片EPM3128A连接，可编程逻辑芯片EPM3128A与USB接口芯片CH375连接。
USB接口芯片CH375具有8位数据总线和读、写、片选控制线以及中断输出，可以方便地挂接到单片机/DSP/MCU等控制器的系统总线上。本实施例中USB接口芯片CH375的8位并行数据总线与可编程逻辑芯片EPM3128A的I/O连接，地址线A0、读信号线RD#、写信号线WR#、片选信号线CS#、中断信号线INT#分别与可编程逻辑芯片EPM3128A的I/O连接，其信号线TXD接地。
由于CH375内置了处理Mass-Storage海量存储设备的专用通信协议的固件，数据读写只需要几条指令，而不需要详细了解USB通信协议。本实施例中USB接口芯片CH375中除了上述与可编程逻辑器件连接的管脚外，将GND地线管脚接地信号，将电源线VCC接电源，其他外围电路的连接为现有技术。
下面具体介绍设备上电后，数字信号处理器怎样通过可编程逻辑芯片EPM3128A逻辑控制，将读取的身份证信息发送到打印机设备上打印，在图3中，核心处理单元CPU将读取的身份证信息经过解码、并解释成打印语言，然后通过数据总线EMIF发送到可编程逻辑芯片EPM3128A中，可编程逻辑芯片EPM3128A通过与USB接口芯片CH375连接的I/O口将数据发送到USB接口芯片内，USB接口芯片CH375通过USB差分正线UD+、USB差分负线UD-连接打印机，将接收的数据通过这两个管脚输出到打印机上打印。
其中，地址线A0与可编程逻辑的I/O连接后，可编程逻辑器件根据这个信号判断是否访问USB接口芯片；RD#与可编程逻辑芯片EPM3128A的I/O连接后转发DSP发送的读信号，USB接口芯片根据这个信号判断是否对身份证信息进行读操作；WR#与可编程逻辑芯片EPM3128A的I/O连接后转发DSP发送的写信号，USB接口芯片根据这个信号判断是否对身份证信息进行写操作；CS#与可编程逻辑芯片EPM3128A的I/O连接后根据DSP发送的片选信号，判断是否选通USB接口芯片工作；INT#与可编程逻辑芯片EPM3128A的I/O连接后，数字信号处理器根据该信号判断是否有USB设备接入该电路。
如图4为本发明嵌入设备出现异常情况时的自动复位电路，本实施例中DSP通过数据总线EMIF连接可编程逻辑芯片EPM3128A，复位电路是通过MAX706S电路的波形接收管脚WDI与可编程逻辑器的I/O连接实现的，MAX706系列监控器是Maxim公司生产的具有代表性的多功能微处理器监控电路，性能价格比极高。除了看门狗功能外，另外还具有上电自动复位、人工复位以及低电压报警等功能，使用起来非常方便可靠。通过该芯片进行系统掉电后的过程如下：
数字信号处理器DSP设备工作不正常时，即掉电后，可编程逻辑器件EPMM3128A接收不到DSP发送的指定信号，复位芯片MAX706也接收不到EPMM3128A发送的指定信号，此时复位芯片向DSP发送重启信号使系统重启。
另外，本实施例中的状态指示灯、蜂鸣器均与可编程逻辑器件EPM3128A的I/O连接，由核心处理单元根据工作状态向其发送控制信号，控制指示灯的状态和蜂鸣器是否发出蜂鸣声。
本发明设计合理，在没有计算机的情况下，可以实现身份证信息的读取和打印，代替了读卡器的软件驱动程序，提高了读卡器使用的安全性和准确性。
虽然本发明是具体结合一个优选实施例示出和说明的，但熟悉该技术领域的人员可以理解，其中无论在形式上还是在细节上都可以做出各种改变，这并不背离本发明的精神实质和专利保护范围。
Claims (8)
1.一种读取身份证信息并打印的设备，其特征在于，该设备包括：
数字信号处理单元：包括用于发送读卡指令和控制信号、对读卡器发送的身份证信息进行解码的核心处理单元CPU、用于与计算机连接并下载控制程序的程序下载子单元，和用于存储读卡器发送的身份证信息的存储器，核心处理单元CPU与所述存储器连接并互相通信；
可编程逻辑单元：通过外设存储接口与所述数字信号处理单元连接，并分别连接读卡器接口单元、打印机接口单元，用于接收所述核心处理单元CPU发送的读卡指令和控制信号并转发到所述读卡器接口单元、打印机接口单元；
读卡器接口单元：与读卡器连接，用于向读卡器发送读卡指令，并将读卡器回传的身份证信息通过可编程逻辑单元发送到数字信号处理单元，包括相互连接的串行接口子单元和串/并转换子单元，所述串行接口子单元连接读卡器，所述串/并转换子单元用于对核心处理单元CPU和读卡器之间传输的数据进行串/并转换；
打印机接口单元：与打印机连接，用于将核心处理单元CPU解码后的身份证信息输出到打印机上打印；
该设备还包括：与所述可编程逻辑单元连接的复位子单元，所述复位子单元通过所述可编程逻辑单元接收所述核心处理单元CPU发送的控制信号，在检测不到控制信号时向所述核心处理单元CPU发送重启信号。
2.如权利要求1所述的读取身份证信息并打印的设备，其特征在于，该设备还包括与可编程逻辑单元连接的状态指示灯，所述可编程逻辑单元接收核心处理单元CPU发送的控制信号并控制指示灯的状态。
3.如权利要求1所述的读取身份证信息并打印的设备，其特征在于，该设备还包括与可编程逻辑单元连接的蜂鸣器，所述可编程逻辑单元接收核心处理单元CPU发送的控制信号并控制蜂鸣器发出声音提示。
4.如权利要求1所述的读取身份证信息并打印的设备，其特征在于，该设备还包括壳体，所述壳体上具有分别与读卡器接口单元、打印机接口单元对应的接读卡器的接口、接打印机的接口。
5.如权利要求1所述的读取身份证信息并打印的设备，其特征在于，所述可编程逻辑单元为ALTERA公司的型号为EPM3128A的可编程逻辑芯片。
6.如权利要求1所述的读取身份证信息并打印的设备，其特征在于，与读卡器连接的串行接口电路为RS-232接口电路，所述串/并转换子单元为TI公司型号为TI16C752B的串/并转换芯片。
7.如权利要求1所述的读取身份证信息并打印的设备，其特征在于，所述打印机接口单元为通用串行总线接口芯片CH375。
8.一种读取身份证信息并打印的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
(1)程序下载子单元从与其连接的计算机下载控制程序；
(2)核心处理单元CPU通过数据总线向可编程逻辑单元发送读卡指令和控制信号，所述控制信号选通读卡器接口单元，所述读卡器接口单元的串/并转换子单元对读卡指令进行串/并转换，并通过串行接口子单元向读卡器发送转换后的读卡指令；
(3)所述读卡器自动执行读卡指令，读取身份证信息并回传到所述读卡器接口单元；
(4)所述读卡器接口单元将回传的串行传输的身份证信息通过可编程逻辑单元发送到数字信号处理单元将其保存在存储器内；
(5)核心处理单元CPU将存储内读卡器发送的身份证信息进行解码，解码后的身份证信息由打印机接口单元输出到打印机上进行打印；
在步骤(2)中，核心处理单元CPU通过数据总线向可编程逻辑单元发送读卡指令和控制信号后，与所述可编程逻辑单元连接的复位子单元通过所述可编程逻辑单元接收所述核心处理单元CPU发送的控制信号，在检测不到控制信号时向所述核心处理单元CPU发送重启信号。
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