CN104700127A - 一种ic卡数据传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种IC卡数据传输方法，该方法包括:控制单元通过串行通信接口分别与IC卡读卡器、射频模块和数据传输模块进行连接，由控制单元进行初始化，解析传输协议以添加同步信息、提取帧中的有效数据，对读卡器工作模式进行配置，并通过读卡器读取IC卡信息，通过所述数据传输模块将IC卡信息进行无线传输。本发明提出的IC卡数据传输方法可以提高通信的可靠性，并实现关键信息与移动终端之间的实时通信。

Description

一种IC卡数据传输方法

技术领域

本发明涉及芯片卡技术，特别涉及一种IC卡数据传输方法。

背景技术

随着计算机技术不断发展，计算机与我们日常生活联系越来越密切，在与计算机沟通交流的过程中，非接触式IC卡作为一种快捷、安全的手段被人们普遍使用。在目前发展物联网技术过程中，作为识别终端物体的主要技术，成为物联网的重要组成部分。非接触式IC卡的使用从校园一卡通、学生的学籍管理到公交地铁卡的广泛使用等等，可谓无处不在。在IC卡得到普及的同时，对IC卡读写的便携性、易用性和可靠性等都提出了越来越高的要求，现有的IC卡无线数据传输设备和方法存在架设线缆不方便、成本高，难以适应多种场合的需求。

因此，针对相关技术中所存在的上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

为解决上述现有技术所存在的问题，本发明提出了一种IC卡数据传输方法，包括:

控制单元通过串行通信接口分别与IC卡读卡器、射频模块和数据传输模块进行连接，系统加电以后，由控制单元对IC卡读卡器、射频模块和数据传输模块进行初始化，解析传输协议以添加同步信息、提取帧中的有效数据，对读卡器工作模式进行配置，并通过读卡器读取IC卡信息，通过所述数据传输模块将IC卡信息进行无线传输，同时使用射频模块作为备用通信链路。

优选地，所述数据传输模块是半双工的工作方式，通过串行接口进行工作模式的设置，接收待发送的数据或者将接收到的数据进行传送，所述数据传输模块包括可编程逻辑，用于控制系统的工作状态；

所述数据传输模块通过调制解调器对数字信号进行调制，通过上变频使平台工作在规定的载波频段，使用功率放大器调整信号的发射功率，通过带通滤波器和低噪声放大器调整信号的接收灵敏度，进而控制信息的有效传输距离，通过高频开关的切换以使系统工作在发射通道或者接收通道，所述数据传输模块的调制解调器将调幅方式作为无线信道的调制方式。

优选地，所述调制解调器采用时分双工的工作模式，自行完成数据的调制和解调，通过内部锁相环采用锁相式放射，接收数据时自行完成数据的帧同步和位同步，同时输出解调数据和位同步时钟，使用11.0634MHz的无源晶体作为外部晶振；按照实测的晶体振荡频率相应地改变负载电容，以使晶体振荡在标称频率处时芯片正常工作；

所述调制解调器采用的是内部锁相式完成调制，加上外接的环路滤波器构成一个完整的锁相环，采用分数分频，根据调制数据的0或1选择频率偏移，然后与N的小数部分通过三阶Σ-Δ模数调制器再与N的整数部分相加形成最终影响锁相环输出的N分频比来改变输出频点，实现调制。

优选地，所述控制单元实现对读卡器和数据传输模块的初始化配置，接收读卡器发给数据传输模块的数据，并且按照预定波特率将IC卡中的数据发送给数据传输模块，数据传输模块过滤出的有效信息通过射频模块发送给远端的移动终端用户；

其中，读卡器数据必须以固定波特率进行传输；数据传输模块由控制单元进行控制；通过控制单元的通用I/O口模拟串行通信口实现数据传输模块的初始化；

所述数据传输模块完成发送数据以及接收数据，所述数据传输模块可编程逻辑在接到来自控制单元的工作模式配置命令时，按命令字代表的参数对相关硬件进行配置，所述工作模式配置命令包括收发模式，工作频点，码速率；

所述发送数据的过程包括：在接收到命令字需要配置为发送模式时，可编程逻辑完成以下操作:

(1)解析命令字代表的参数，将其转换为调制解调器的配置参数并写入；

(2)解析命令字代表的参数，将其转换为本振的配置参数并写入；

(3)发送混频器的控制信号使其工作在上变频模式；

(4)发送收发切换开关的控制信号使其接通功率放大器输出至天线；

(5)打开功率放大器的电源控制开关，使其接通工作电源；

(6)从控制单元的串行接口接收从IC卡中读取出的数据，并将其组成调制解调器数据帧要求的格式，按设定码率发送到调制解调器进行调制发送；

所述接收数据的过程包括：在接收到命令字需要配置为接收模式时，可编程逻辑完成以下操作:

(1)解析命令字代表的参数，将其转换为调制解调器的配置参数并写入；

(2)解析命令字代表的参数，将其转换为本振的配置参数并写入；

(3)发送混频器的控制信号使其工作在下变频模式；

(4)发送收发切换开关的控制信号使其接通天线信号至低噪声输入；

(5)关断功率放大器的电源控制开关，使其关断工作电源；

(6)从调制解调器数据解调输出端口，接收解调数据并组成串行传输格式按预定义的上位机串口码率发到数据接收端进行显示。

本发明相比现有技术，具有以下优点:

本发明提出的IC卡数据传输方法可以提高通信的可靠性，并实现关键信息与移动终端之间的实时通信。

附图说明

图1是根据本发明实施例的IC卡数据传输方法的流程图。

具体实施方式

下文与图示本发明原理的附图一起提供对本发明一个或者多个实施例的详细描述。结合这样的实施例描述本发明，但是本发明不限于任何实施例。本发明的范围仅由权利要求书限定，并且本发明涵盖诸多替代、修改和等同物。在下文描述中阐述诸多具体细节以便提供对本发明的透彻理解。出于示例的目的而提供这些细节，并且无这些具体细节中的一些或者所有细节也可以根据权利要求书实现本发明。

本发明的一方面提供了一种IC卡数据传输方法，由控制单元通过串行接口与标准的IC卡读卡器进行连接，实现对读卡器工作模式的配置和对IC卡内信息的无线读写及传输，同时还使用射频模块作为备用的通信链路，这样既可以提高通信的可靠性，又可以实现关键信息与标准移动终端之间的实时通信。图1是根据本发明实施例的IC卡数据传输方法流程图。

控制单元通过串行通信接口分别与IC卡读卡器、射频模块和数据传输模块进行连接。系统加电以后，由控制单元对系统及其各个功能模块进行初始化，解析传输协议以添加同步信息、提取一帧中的有效数据等，并且进行无线数据的接收与发送。

其中，数据传输模块是半双工的工作方式。通过串行接口进行工作模式的设置，接收待发送的数据或者将接收到的数据进行传送。数据传输模块的可编程逻辑用于控制系统的工作状态以及协调各个功能模块的工作过程，然后通过调制解调器对数字信号进行调制，通过上变频使平台工作在规定的载波频段，用功率放大器调整信号的发射功率，通过带通滤波器和低噪声放大器调整信号的接收灵敏度，进而控制信息的有效传输距离，通过高频开关的切换以使系统工作在发射通道或者接收通道。

为了有效降低硬件设计的复杂性，提高信息传输的可靠性，各个单元模块完成的功能相对独立，彼此之间通过标准的通信接口按照预先约定的通信协议进行信息的传递。

在IC卡信息的无线传输中，无线信道调制解调方式的选择和硬件设计是最主要的工作之一。IC信息传输的特点是低数据率，突发性传输，对信息传输的可靠性要求高。数字信号的载波传输有许多不同的调制方式，综合考虑IC信息的传输特点，选择调幅方式作为无线信道的调制方式。调制解调器采用时分双工的工作模式，自行完成数据的调制和解调，通过内部锁相环，采用锁相式放射，接收数据时自行完成数据的帧同步和位同步，同时输出解调数据和位同步时钟，使用11.0634MHz的无源晶体作为外部晶振。同时，按照实测的晶体振荡频率相应地改变负载电容，以使晶体振荡在标称频率处时芯片可正常工作。

调制解调器采用的是内部锁相式完成调制，加上外接的一个环路滤波器即可构成一个完整的锁相环，而且采用的分数分频，使得输出能够获得更高的频率分辨率，同时也提高了调制的精度。本发明根据调制数据的0或1选择频率偏移，然后与N的小数部分通过三阶Σ-Δ模数调制器再与N的整数部分相加形成最终影响锁相环输出的N分频比，来改变输出频点，实现调制。

在调试阶段，通过调制解调器的上位机调试界面设置调制解调器的参数，包括芯片收发模式、工作频点、参考频率、码速率、调制频偏、电荷泵电流、输出功率、辅助输出、晶体分频输出、帧同步字、解调方式、解调基带带宽等。若芯片配置成功，电源电流会有所升高，如果配置为发送模式则测量输出信号频点正确与否，如果配置为接收模式则测量时钟端口是否正确的数据同步时钟输出，依此来判断芯片工作正常与否。

除调制解调器电路以外，还有本地振荡器电路、混频器电路、功率放大器电路、低噪声放大器电路等电路的设计，系统根据预先设定的设计指标，依次合适的集成器件作为以上各电路实现相应功能的核心器件，由于载波频率、信息传输距离等指标随着设备应用场合的不同差异较大，这些电路设计的灵活性也较大。

控制单元实现对读卡器和数据传输模块的初始化配置，接收读卡器发给数据传输模块的数据，并且按照预定波特率将IC卡中的数据发送给数据传输模块，数据传输模块过滤出的有效信息通过射频模块发送给远端的移动终端用户。

读卡器数据必须以固定波特率进行传输，与控制单元连接；数据传输模块由控制单元进行控制；此外，数据传输模块的初始化也需要一个串行口，通过控制单元的通用I/O口模拟串行通信口实现。

数据传输模块既可以发送数据还可以接收数据，可编程逻辑需要在接到来自控制单元的工作模式配置命令(包括收发模式，工作频点，码速率)时，按命令字代表的参数对相关硬件进行配置。

在接收到命令字需要配置为发送模式时，可编程逻辑完成以下操作:

(1)解析命令字代表的参数，将其转换为调制解调器的配置参数并写入。

(2)解析命令字代表的参数，将其转换为本振的配置参数并写入，主要是频点变换。

(3)发送混频器的控制信号使其工作在上变频模式。

(4)发送收发切换开关的控制信号使其接通功率放大器输出至天线。

(5)打开功率放大器的电源控制开关，使其接通工作电源。

(6)从控制单元的串行接口接收从IC卡中读取出的数据，并将其组成调制解调器数据帧要求的格式，按设定码率发送到调制解调器进行调制发送。

在接收到命令字需要配置为接收模式时，可编程逻辑完成以下操作:

(1)解析命令字代表的参数，将其转换为调制解调器的配置参数并写入。

(2)解析命令字代表的参数，将其转换为本振的配置参数并写入，主要是做频点变换。

(3)发送混频器的控制信号使其工作在下变频模式。

(4)发送收发切换开关的控制信号使其接通天线信号至低噪声输入。

(5)关断功率放大器的电源控制开关，使其关断工作电源。

(6)从调制解调器数据解调输出端口，接收解调数据并组成串行传输格式(1位起始位，8位数据位，1位停止位)按预定义的上位机串口码率发到数据接收端进行显示。

综上所述，本发明提出了一种IC卡数据传输方法，可以提高通信的可靠性，并实现关键信息与移动终端之间的实时通信。

显然，本领域的技术人员应该理解，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算系统来实现，它们可以集中在单个的计算系统上，或者分布在多个计算系统所组成的网络上，可选地，它们可以用计算系统可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储系统中由计算系统来执行。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (3)

1.一种IC卡数据传输方法，其特征在于，包括:

控制单元通过串行通信接口分别与IC卡读卡器、射频模块和数据传输模块进行连接，系统加电以后，由控制单元对IC卡读卡器、射频模块和数据传输模块进行初始化，解析传输协议以添加同步信息、提取帧中的有效数据，对读卡器工作模式进行配置，并通过读卡器读取IC卡信息，通过所述数据传输模块将IC卡信息进行无线传输，同时使用射频模块作为备用通信链路。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数据传输模块是半双工的工作方式，通过串行接口进行工作模式的设置，接收待发送的数据或者将接收到的数据进行传送，所述数据传输模块包括可编程逻辑，用于控制系统的工作状态；

所述数据传输模块通过调制解调器对数字信号进行调制，通过上变频使平台工作在规定的载波频段，使用功率放大器调整信号的发射功率，通过带通滤波器和低噪声放大器调整信号的接收灵敏度，进而控制信息的有效传输距离，通过高频开关的切换以使系统工作在发射通道或者接收通道，所述数据传输模块的调制解调器将调幅方式作为无线信道的调制方式。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述控制单元实现对读卡器和数据传输模块的初始化配置，接收读卡器发给数据传输模块的数据，并且按照预定波特率将IC卡中的数据发送给数据传输模块，数据传输模块过滤出的有效信息通过射频模块发送给远端的移动终端用户；

其中，读卡器数据必须以固定波特率进行传输；数据传输模块由控制单元进行控制；通过控制单元的通用I/O口模拟串行通信口实现数据传输模块的初始化；

所述数据传输模块完成发送数据以及接收数据，所述数据传输模块可编程逻辑在接到来自控制单元的工作模式配置命令时，按命令字代表的参数对相关硬件进行配置，所述工作模式配置命令包括收发模式，工作频点，码速率；

所述发送数据的过程包括：在接收到命令字需要配置为发送模式时，可编程逻辑完成以下操作:

(1)解析命令字代表的参数，将其转换为调制解调器的配置参数并写入；

(2)解析命令字代表的参数，将其转换为本振的配置参数并写入；

(3)发送混频器的控制信号使其工作在上变频模式；

(4)发送收发切换开关的控制信号使其接通功率放大器输出至天线；

(5)打开功率放大器的电源控制开关，使其接通工作电源；

(6)从控制单元的串行接口接收从IC卡中读取出的数据，并将其组成调制解调器数据帧要求的格式，按设定码率发送到调制解调器进行调制发送；

所述接收数据的过程包括：在接收到命令字需要配置为接收模式时，可编程逻辑完成以下操作:

(1)解析命令字代表的参数，将其转换为调制解调器的配置参数并写入；

(2)解析命令字代表的参数，将其转换为本振的配置参数并写入；

(3)发送混频器的控制信号使其工作在下变频模式；

(4)发送收发切换开关的控制信号使其接通天线信号至低噪声输入；

(5)关断功率放大器的电源控制开关，使其关断工作电源；

(6)从调制解调器数据解调输出端口，接收解调数据并组成串行传输格式按预定义的上位机串口码率发到数据接收端进行显示。