CN110188580A - 基于磁条卡芯片中的动态可配置滤波器的电路与方法 - Google Patents

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Abstract

磁条卡刷卡过程中产生的电信号幅度很小，很容易被各种噪声干扰，而且在大部分场合人手动刷卡时刷卡速度变化很大导致信号频带非常宽，我们知道通带越宽引入的噪声成分越多，为通带滤波带来很大难度，从而影响芯片解码成功率。因此在解码电路中必须有一种可动态调节带宽的滤波器将带外噪声进行滤波，尽可能保证带内有用信号的干净。本发明给出了一种磁条卡解码芯片中可动态配置的滤波方案及滤波器电路设计，能够有效解决带内噪声干扰问题，提升芯片解码成功率。

Description

基于磁条卡芯片中的动态可配置滤波器的电路与方法
技术领域
本发明属于集成电路芯片的设计领域，具体涉及磁条卡解码芯片领域基于磁条卡芯片中的动态可配置滤波器的设计及电路。
背景技术
磁条卡本身的黑色磁条具有磁性，数据以磁信号方式记录在磁卡的磁介质上面。在刷卡过程中，磁卡的磁条部分通过磁头，由磁头内部的电磁线圈完成磁信号向电信号的转换。电信号经过解码芯片内部的解码电路还原出磁条信息。
刷卡过程中产生的电信号幅度很小，很容易被各种噪声干扰，影响解码成功率。因此在解码电路中必须有滤波器将带外噪声进行滤波，尽可能保证带内有用信号的干净。一般刷卡由人进行手刷操作，磁条卡经过磁头的瞬时速度是无法准确计算的，按照国际标准规定，磁头解码电路需要支持的刷卡速度为10cm/s–70cm/s，但实际使用中刷卡速度远远超过上述标准，这对磁条卡解码芯片的解码成功率产生了极大的影响。
发明内容
本发明的目的，在于提高磁条卡解码芯片的解码成功率，利用信号同步过程中计算的波形频率信息，评估出本次刷卡的刷卡速度范围，并控制信号滤波器的滤波参数进行有效带宽的信号滤波。
本发明是磁条卡芯片中自适应的信号滤波方法，但是不限于磁条卡中自适应滤波器动态切换的应用，本发明的核心思想是根据输入信号的信号频带，动态调整信号的有效带宽范围，控制噪声干扰产生的影响，从而提升解码电路的解码成功率，详细的技术方案描述如下：
本发明电路系统主要包括：一个信号采样模块100、一个信号同步模块200、一个信号滤波模块300、一个磁头线圈电路400、一个模数转换电路500、一个同步检测模块600、一个频率评估模块700、一个参数选择模块800、一个滤波处理模块900。
所述的信号采样模块100包含磁头线圈电路400，模数转换电路500。
所述的信号同步模块200，利用所述信号采样模块100的输出信号，通过所述同步检测模块600和频率评估模块700，控制所述参数选择模块800的参数选择，最终由滤波处理模块900产生滤波后信号。
所述的参数选择模块800，根据所述频率评估模块700的频率评估值，在三档滤波参数中进行选择，控制滤波处理模块900产生的滤波信号。
附图说明
图1动态可配置滤波器实现原理图
具体实施方式
本发明设计思路和方法的核心是采用信号同步模块中的信号频率评估功能，控制一个可变系数的低通滤波器进行变频滤波，实现对不同刷卡速度下采集的波形信号进行带内有效滤波，提高磁条卡解码芯片的解码成功率。以下结合说明书附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。
图1实现原理图包括一个信号采样模块100、一个信号同步模块200、一个信号滤波模块300、一个磁头线圈电路400、一个模数转换电路500、一个同步检测模块600、一个频率评估模块700、一个参数选择模块800、一个滤波处理模块900。
图1中的信号采样模块100包含磁头线圈电路400和模数转换电路500。磁头线圈电路400负责接收外部磁条卡的刷卡磁信号并转化成电信号，模数转换电路500将电信号转化成数字信号用于芯片内部进行解码处理。
图1中的信号同步模块200，包含同步检测模块600和频率评估模块700。所述同步检测模块600利用所述信号采样模块100的输出，根据波形的幅度情况，波形周期点数计数值，以及波形相似度情况进行信号同步检测，产生信号有效标识。所述频率评估模块700利用波形周期点数计数值以及波形各位置点关系进行信号频率评估，评估出的瞬时刷卡频率用于等价出当前刷卡的速度，方便后续将其划归为速度档位3档中某1档中用于控制滤波器参数的选择。
图1中的信号滤波模块300，包含参数选择模块800和滤波处理模块900。所述参数选择模块800根据输入的信号频率评估值进行滤波器档位选择，有三档档位可供选择，分别对应了慢速刷卡、中速刷卡、快速刷卡的信号频率范围，并考虑到了人手在刷卡过程的速率变化，提供了8倍速度变化空间的余量。所述滤波处理模块900则根据之前评估出的刷卡速度对应的速度档位信号而选择出的滤波器系数进行信号滤波处理。
本发明是应用在磁条卡芯片中一种自适应的信号滤波方法，但是不限于磁条卡中自适应滤波器动态切换的应用，本发明的核心思想是对于频率范围过大的信号环境下，根据输入信号的信号频率，进行动态调整信号的有效带宽范围，控制带外噪声干扰产生的影响，从而提升解码电路的解码成功率。

Claims (7)

1.基于磁条卡解码芯片中的动态可配置滤波器的电路，包含信号采集模块(100)、信号同步模块(200)、信号滤波模块(300)，其特征在于，其中：信号采集模块(100)用于接收刷卡产生的磁信号转换为电信号并进而转换为数字电路可以处理的数字信号；信号同步模块(200)根据信号采集模块(100)输出的数字信号进行信号同步及信号频带评估，从而产生信号有效标识及信号频带评估值；信号滤波模块(300)根据信号同步模块(200)输出的信号有效标识及信号频带评估值进行滤波器滤波参数动态调整及滤波，从而产生尽可能干净带内滤波信号。
2.如权利要求1所述的电路，其特征在于：所述信号采集模块(100)包含磁头线圈电路(400)和模数转换电路(500)。所述信号采集模块(100)可以通过所述的其内部磁头线圈电路(400)采集磁条卡类介质在刷卡过程中产生磁信号并转换为电信号，并通过所述的其内部模数转换电路(500)将电信号转化为可数字电路处理的数字信号。
3.如权利要求1所述的电路，其特征在于：所述信号同步模块(200)包含同步检测模块(600)和频率评估模块(700)。所述信号同步模块(200)可以根据信号采集模块(100)输出的数字信号，通过其所述的内部同步检测(600)进行信号有效性检测并生成信号有效标识，并且通过在进行信号有效性检测的同时通过其内部的频率评估模块(700)进行信号频率评估值。
4.如权利要求1所述的电路，其特征在于：所述信号滤波模块(300)包含参数选择模块(800)和滤波处理模块(900)。所述信号滤波模块(300)可以根据信号同步模块(200)输出的信号频率评估值在其所述的内部参数选择模块(800)中进行滤波器系数选择，从而在其所述内部滤波处理模块(900)进行信号滤波处理，并根据信号同步模块(200)输出的信号有效标识从而产生滤波后有效信号标识。
5.如权利要求1所述的电路，其特征在于：所述信号同步模块(200)通过检测信号采集模块(100)输入信号的波形幅值、波形采样点数量、波形相似度等信息进行同步判断，给出信号有效标识，同时根据波形周期内采样点数量进行波形频率评估。
6.如权利要求1所述的电路，其特征在于：通过所述信号同步模块(200)的信号频率评估值，信号滤波模块(300)内部的参数选择模块(800)进行滤波参数动态选择，其中可供选择档位分为慢速刷卡、中速刷卡、快速刷卡3档。
7.基于磁条卡解码芯片中的动态可配置滤波器的方法，基于权利要求1所述的电路，主要包括如下步骤：
1)信号采样模块(100)将刷卡信号转换为数字信号；
2)信号同步模块(200)进行信号同步，并同时给出信号频率评估值，评估出的瞬时刷卡频率用于等价出当前刷卡的速度，方便后续将其划归为速度档位3档中某1档中；
3)信号滤波模式(300)根据评估出的刷卡速度将其划归为速度档位3档中某1档中并动态调整滤波器参数，同时进行信号滤波。
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