CN101877070A - 一种非接触ic卡读写器及其寻卡的方法 - Google Patents

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Abstract

为了解决现有技术中在不同的位置进行刷卡的能耗高的问题，本发明公开了一种非接触IC卡读写器及其寻卡的方法，本发明公开的非接触IC卡读写器包括：RF电路，还包括：主控芯片、第一天线和第二天线，天线选择电路，天线选择电路与主控芯片连接，天线选择电路根据主控芯片发送的切换指令，将RF电路连接到第一天线或第二天线，正是由于根据切换指令控制天线选择电路将RF电路连接到第一天线或第二天线，从而两个天线都可以与非接触IC卡进行通讯，使得在不同的位置进行刷卡时的能耗较低。

Description

一种非接触IC卡读写器及其寻卡的方法
技术领域
本发明属于通信技术领域，特别涉及一种非接触IC卡读写器及其寻卡的方法。
背景技术
非接触IC卡已经广泛应用于各个领域，如城市公交一卡通、停车场收费、公路收费等。目前最常用的是符合ISO14443规范的非接触IC卡，载波频率为13.56Mhz。与该卡片进行通讯、读写、认证等操作都是有非接触IC卡读写器完成。在该工作频率下，读写器通过闭合的线圈发送能量和载波数据，IC卡也是通过闭合的线圈耦合获取能量和载波数据。
其工作原理属于进场耦合，由于卡片是无源的，需要接收读写器天线发送的能量才能工作，IC卡和读写器天线之间的距离一般小于10cm，超过该距离时，IC卡接收到的能量较小，量化的指标是：场强小于1.5A/m时，不能确保正常工作。
很多应用场合需要在不同的位置进行刷卡，如停车场出入口、公路收费窗口，大货车司机的刷卡高度是2米，而小轿车的刷卡高度为1米，这就要求在这两个高度都可以刷卡才能方便司机不下车刷卡。
现有技术中通过由收费窗口的PC分别控制的两套单天线的非接触IC卡读写器实现在不同的位置进行刷卡，工作时的能耗高。
发明内容
为了解决现有技术中实现在不同的位置进行刷卡的能耗高的问题，本发明实施例提供了一种非接触IC卡读写器，包括：RF电路，主控芯片、至少两个天线第一天线和第二天线，天线选择电路，天线选择电路与主控芯片连接，天线选择电路根据主控芯片发送的切换指令，将RF电路连接到第一天线或第二天线。
同时本发明实施例还提供一种如权利要求1所述的非接触IC卡读写器寻卡的方法，包括：
读写器的主控芯片接收到操作非接触IC卡的指令时，通过当前与RF电路连接的第一天线发送寻卡指令；
当接收到RF电路返回的未寻到卡片的错误指令时，读卡器的主控芯片发送切换指令，控制天线选择电路将RF电路从第一天线切换连接到第二天线；
读卡器的主控芯片通过与RF电路连接的第二天线发送寻卡指令。
由本发明提供的具体实施方案可以看出，正是由于根据切换指令控制天线选择电路将RF电路连接到第一天线或第二天线，从而两个天线都可以与非接触IC卡进行通讯，只需一套非接触IC卡读写器实现在不同的位置进行刷卡，工作时的能耗较低。
附图说明
图1为本发明提供的第一实施例双天线非接触IC卡读写器结构图；
图2为本发明提供的第一实施例三天线非接触IC卡读写器结构图；
图3为本发明提供的第一实施例天线选择电路的工作原理图；
图4为本发明提供的第二实施例系统结构图；
图5为本发明提供的第二实施例方法流程图。
具体实施方式
为了解决现有技术中实现在不同的位置进行刷卡的能耗高的问题，本发明的第一实施例提供一种非接触IC卡读写器，非接触IC卡读写器是主控设备(如PC机)和非接触IC卡之间的通道。通过串行、USB等接口连接到主控设备，通过外接电源供电，一般采用外接电源适配器提供的直流稳压电源供电，内置或外接天线，IC卡进入天线有效工作范围内时，可与IC卡进行数据通讯。
本实施例的非接触IC卡读写器7，如图1所示，采用一套读写器连接两套天线，硬件组成包括：由主控芯片1、RF电路2、天线选择电路3、天线4和天线5。主控芯片1与RF电路2通过串口或I/O口连接，并进行双向通讯；主控芯片1通过I/O输出接口11连接天线选择电路3的切换控制接口31，进而控制天线选择电路3将RF电路2连接到天线4或天线5，RF电路2和天线4或天线5进行双向通讯。主芯片1通过I/O输出接口11口发送切换指令，如切换指令为0，则天线选择电路3将RF电路2连接到天线4；切换指令为1，则天线选择电路3将RF电路2连接到天线5。从该I/O输出接口11最后一次指令或状态，可以知道RF电路2当前连接的是天线4还是天线5。当然采用天线4和天线5只是本发明实施例中的一个优选的方案，为了更清楚的说明本发明的技术方案，本发明还提供包括一套读写器连接三套天线或更多套天线的实施方案，如图2所示，与连接两套天线的方案的不同之处在于，读写器除了包括天线4和天线5之外，还包括天线8。主芯片1通过I/O输出接口11口发送切换指令，切换指令为00，天线选择电路3将RF电路2连接到天线4；切换指令为01，则天线选择电路3将RF电路2连接到天线5。切换指令为10，则天线选择电路3将RF电路2连接到天线8，从该I/O输出接口11最后一次指令或状态，可以知道RF电路2当前连接的是天线4、天线5还是天线8。更多套天线的实施方案类似此处不再赘述。
本实施例中天线4或天线5是两个相同的天线，两个天线分别使用同轴电缆连接到非接触IC卡读写器7上，即外置于非接触IC卡读写器7，长度可以不同，所以没有高度差问题。两个天线可以与主机分体独立出来，也可以是一体化，均外置于主机。当然根据实际的应用环境，天线4或天线5也可以是两个不同的天线，一个内置于主机，一个外置于主机。
天线选择电路3的工作原理请见图3，天线选择电路3，有一个切换控制接口31连接到主控芯片1的输出控制接口11，天线选择电路3可控制RF电路2的RF射频接口连接到天线4或天线5。天线选择电路3的实现方法有很多种，例如：采用继电器实现，采用数字开关器件，或采用三极管实现。
本发明第二实施例是一种非接触IC卡读写器与IC卡通信建立的方法，下面以实施于图4的系统为例进行说明，该系统包括相互连接的主控设备6和非接触IC卡读写器7，该方法如图5所示，包括以下步骤：
步骤101.主控设备6发送操作非接触IC卡指令给非接触IC卡读写器7的主控芯片1。
步骤102.非接触IC卡读写器7的主控芯片1通过RF电路2向当前连接的天线发送寻卡指令。
步骤103.判断天线射频区域内是否有非接触IC卡，若是，则执行步骤105，否则执行步骤104。
步骤104.RF电路2向主控芯片1返回未寻到卡片的错误指令，读写器主控芯片1通过I/O口向天线选择电路3发送切换指令，切换与RF电路2连接的天线，并返回步骤102。
步骤105.RF电路2向主控芯片1返回寻到卡的指令，非接触IC卡读写器7的主控芯片1向主控设备6返回寻到卡的指令。主控设备6发送其他指令完成本次交易，如读信息、读余额、扣款、写交易记录等指令，结束本次交易。
其中步骤102中，与RF电路2当前连接的天线为天线4，则非接触IC卡读写器7的主控芯片1通过RF电路2向天线4发送寻卡指令。
其中步骤103中，读卡器的主控芯片1是根据接收到RF电路返回的未寻到卡片的错误指令或寻到卡片的指令，判断天线射频区域内是否有非接触IC卡。
其中步骤104中，读写器主控芯片1通过I/O口向天线选择电路3发送切换指令，将与RF电路2连接的天线4切换为天线5，并返回步骤102，此时步骤102中与RF电路2当前连接的天线为天线5，则非接触IC卡读写器7通过RF电路2向天线5发送寻卡指令。若天线射频区域内是一直没有非接触IC卡，则不断循环执行步骤102到步骤104，当然实际实施的时候，可以设定一个时间阈值，当寻卡的时间到达该阈值时，则停止寻卡，主控芯片1向主控设备6返回未寻到IC卡的指令。如果是三套天线，与两套天线的方案基本相同，不同之处就是，与RF电路2当前连接的天线依次在天线4、天线5和天线8之间切换，并不断循环执行步骤102到步骤104。两套天线的方案的切换指令可以采用0或1表示。三套天线的方案的切换指令可以采用00、01、10表示。多套天线的方案以此类推此处不再赘述。
通过天线选择电路3将RF电路的射频接口切换到不同的天线，从而达到两个天线都可以与非接触IC卡进行通讯，可降低双天线非接触IC卡读写器的成本，确保两个天线上对非接触IC卡操作的性能一致，芯片数量最小化，可降低设备的功耗。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种非接触IC卡读写器，包括：RF电路，其特征在于，还包括：主控芯片、至少两个天线第一天线和第二天线，天线选择电路，天线选择电路与主控芯片连接，天线选择电路根据主控芯片发送的切换指令，将RF电路连接到第一天线或第二天线。
2.如权利要求1所述的读写器，其特征在于，天线选择电路为继电器、数字开关器件或三极管。
3.如权利要求1所述的读写器，其特征在于，天线选择电路的切换控制接口与主控芯片的输出控制接口连接。
4.一种如权利要求1所述的非接触IC卡读写器寻卡的方法，其特征在于，包括：
读写器的主控芯片接收到操作非接触IC卡的指令时，通过当前与RF电路连接的第一天线发送寻卡指令；
当接收到RF电路返回的未寻到卡片的错误指令时，读卡器的主控芯片发送切换指令，控制天线选择电路将RF电路从第一天线切换连接到第二天线；
读卡器的主控芯片通过与RF电路连接的第二天线发送寻卡指令。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，当寻到IC卡时，还包括：
RF电路向主控芯片返回寻到IC卡的指令；
主控芯片向发出操作非接触IC卡指令的主控设备返回寻到IC卡的指令。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，主控设备收到寻到IC卡的指令后，发送其它指令与IC卡进行交易。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，其它指令包括读信息、读余额、扣款、写交易记录指令。
8.如权利要求4所述的方法，其特征在于，当通过与RF电路连接的第二天线没有寻到卡时，还包括：
主控芯片发送切换指令，控制天线选择电路将RF电路从第二天线切换连接到第一天线；
返回通过当前与RF电路连接的第一天线发送寻卡指令的步骤。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：主控芯片在预定的时间内没有收到寻到IC卡指令，则向主控设备返回未寻到IC卡的指令。
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