CN110224724A - 一种非接低功耗探卡装置及其设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种非接低功耗探卡装置及其设计方法，非接低功耗探卡装置包括：MCU、检测电路、非接模块；MCU控制非接模块周期性开关场，非接模块开场时，reader发射端输出13.56MHz载波信号，并且天线线圈部分产生交变磁场，非接卡片进场后，卡片线圈与非接模块天线线圈互感耦合，可使非接模块天线中载波幅值发生变化。利用上述原理，检测电路对载波信号进行整流、滤波和分压，转换为可被ADC采集的直流电压信号，以开场探卡过程中有卡与无卡时ADC采集到的电压差值作为判断依据，从而确定有无卡片入场。

Description

一种非接低功耗探卡装置及其设计方法
技术领域
本发明涉及非接卡终端通信领域，尤其涉及一种非接低功耗探卡装置及其设计方法。
背景技术
非接读卡模块用于与非接卡片通信，广泛应用于金融POS、智能门锁、门禁、地铁闸机等场景。
传统非接读卡模块探卡过程为：打开磁场；等待至少5ms，用于非接卡片上电；发送探卡命令，等待非接卡片响应，若非接读卡模块在一定时间内收到非接卡片的响应，则磁场内存在卡片，若未收到非接卡片响应，则磁场内不存在卡片。非接读卡模块的开场功耗远大于关场功耗，传统探卡方法的开场时间长，致使传统探卡方式功耗大，不适用于低功耗应用场景。
为降低非接读卡模块功耗，非接读卡模块常态下处于休眠状态，使用前，通过按键唤醒非接读卡模块。此方法虽然降低了非接读卡模块的功耗，但不方便用户使用，体验较差。
因此，需要一种自动无需人工干预的低功耗探卡方法解决上述问题，提高用户体验。
发明内容
本发明为解决现有技术的不足，提供了一种非接低功耗探卡装置及其设计方法。
所述非接低功耗探卡装置包括MCU、检测电路、非接模块(非接reader IC、匹配电路、天线)。
所述MCU与非接模块的非接reader IC相连，控制非接模块周期性开关场，磁场内存在非接卡片时，与其进行通信；MCU的ADC与检测电路输出端相连，用于采集检测电路输出的电压信号。
所述非接卡进场检测电路输入端与非接模块的天线相连，非接模块开场时，非接模块的天线中存在13.56MHz载波信号，检测电路将载波信号进行整流、滤波和分压，转换为可被ADC采集的直流电压信号；检测电路的输出端与MCU的ADC相连，将转变后的信号输出至MCU的ADC。
所述非接模块的非接reader IC与MCU相连，用于与MCU通信；非接模块的天线与检测电路输入端相连，非接模块开场时，将天线中的载波信号输出至检测电路。
所述非接低功耗探卡的设计方法为：MCU控制非接模块周期性开关场，非接模块开场时，reader发射端输出13.56MHz载波信号，并且天线线圈部分产生交变磁场，非接卡片进场后，卡片线圈与非接模块天线线圈互感耦合，可使非接模块天线中载波幅值发生变化。利用上述原理，检测电路对载波信号进行整流、滤波和分压，转换为可被ADC采集的直流电压信号，以开场探卡过程中有卡与无卡时ADC采集到的电压差值作为判断依据，从而确定有无卡片入场。
本发明以开场时天线中载波信号的幅值变化为依据，可在开场后立即判断磁场内是否存在卡片，区别于传统的以探卡命令有无响应数据的方式来判别的方式，将开场探测时间由原来的大于5ms，降低到了100us以下，从而大幅降低了探卡功耗。
本发明的有益效果在于提供了一种非接低功耗探卡装置及其设计方法，装置包括MCU、检测电路和非接模块，装置成本低，电路结构简单，易于实施。以开场时天线中载波信号的幅值变化为依据,判断磁场内是否存在非接卡片。该方法大大缩短了非接读卡模块探卡时的开场时间，从而降低了非接读卡模块的功耗。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种非接低功耗探卡装置的硬件结构示意图
图2是本发明实施例提供的一种非接低功耗探卡的工作流程示意图
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清晰、完整的描述。
如图1所示，非接低功耗探卡装置包括低功耗MCU、检测电路和非接模块，非接模块包括非接reader IC、匹配电路和天线。低功耗MCU与非接模块的非接reader IC相连，控制非接模块周期性开关场，检测到非接卡片时，与其进行通信；检测电路输入端与非接模块的天线相连，非接模块开场时，天线中存在13.56MHz的载波信号，检测电路将载波信号进行整流、滤波和分压，转变为可被ADC采集的直流信号；检测电路输出端与MCU的ADC相连，将转变后的信号输出到MCU的ADC。
如图2所示，非接低功耗探卡使用前，需将非接模块开场无卡时ADC的采集值作为参考值。若ADC探卡时采集的值与参考值之差超过一定阈值，则磁场内存在非接卡片。参考值的获取与探卡步骤一致，可参考第一步到第五步。
第一步，非接低功耗探卡装置初始化。低功耗MCU上电并完成初始化，低功耗MCU处于active状态，非接reader未上电。
第二步，非接模块初始化。低功耗MCU控制非接reader上电并完成初始化。
第三步，非接模块开场。低功耗MCU控制非接模块开场。采集参考值时，确保非接模块磁场内不存在非接卡片。
第四步，处理天线中载波信号。检测电路输入端与非接模块的天线相连，非接模块开场时，天线中存在13.56MHz的载波信号，检测电路对天线中的载波信号进行整流、滤波和分压，转变为可被ADC采集的直流电压信号，将该电压信号输出至低功耗MCU。
第五步，数据处理。低功耗MCU通过ADC采集检测电路的信号，并连续采集多次做平均，以减小采样数据点波动造成的误差。若采集参考值，则将参考值存储于Flash。探卡时，ADC采集的值为探卡值，若探卡值与参考值的差值超过阈值，则磁场内存在非接卡片，低功耗MCU通过非接模块与非接卡片通信。若探卡值与参考值之差未超过阈值，则磁场内不存在非接卡片。
第六步，周期性探卡。数据处理完成后，磁场内不存在非接卡片，低功耗MCU控制非接模块关场、下电，低功耗MCU启动定时并进入深度睡眠。定时唤醒后跳至第二步。
以上通过具体实施方式和实施例对本方法进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种非接低功耗探卡装置，其特征在于，所述非接低功耗探卡装置主要包括MCU、检测电路、非接模块，其中：
非接模块主要包括非接reader IC、匹配电路和天线；
MCU与非接模块的非接reader IC相连，控制非接模块周期性开关场，磁场内存在非接卡片时，与其进行通信；
检测电路输入端与非接模块的天线相连；
MCU的ADC与检测电路输出端相连，用于采集检测电路输出的电压信号。
2.根据权利要求1所述的非接低功耗探卡装置，其特征在于非接卡进场检测电路输入端与非接模块的天线相连，非接模块开场时，非接模块的天线中存在13.56MHz载波信号，检测电路将载波信号进行整流、滤波和分压，转换为可被ADC采集的直流电压信号；检测电路的输出端与MCU的ADC相连，将转变后的信号输出至MCU的ADC。
3.根据权利要求1所述的非接低功耗探卡装置，其特征在于非接模块的非接reader IC与MCU相连，用于与MCU通信；非接模块的天线与检测电路输入端相连，非接模块开场时，将天线中的载波信号输出至检测电路。
4.一种非接低功耗探卡装置设计方法，基于权利要求1所述的非接低功耗探卡装置，其特征在于，MCU控制非接模块周期性开关场，非接模块开场时，reader发射端输出13.56MHz载波信号，并且天线线圈部分产生交变磁场，非接卡片进场后，卡片线圈与非接模块天线线圈互感耦合，使非接模块天线中载波幅值发生变化；检测电路对载波信号进行整流、滤波和分压，转换为可被ADC采集的直流电压信号，以开场探卡过程中有卡与无卡时ADC采集到的电压差值作为判断依据，从而确定有无卡片入场。
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