CN113255388A - 一种不与手机nfc模块通信的读卡器及读卡方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种不与手机NFC模块通信的读卡器。包括：射频模块，其用于射频信号的编码、调制、解调和解码；振荡器模块，其与所述射频模块电性相连，用于向所述射频模块提供工作时钟并使射频模块输出载波频率偏离NFC通信所用载波频率一定的数值范围；天线模块，所述天线模块与所述射频模块电性相连，所述天线模块用于将所述射频信号转换为近场通信所需的磁场并通过磁场耦合与非接触式智能卡进行通信。该不与手机NFC模块通信的读卡器改善了现有技术中读卡器读卡时会与手机NFC模块进行不希望的数据通信的问题。

Description

一种不与手机NFC模块通信的读卡器及读卡方法

技术领域

本发明涉及非接触式智能卡读写机具技术领域，尤其是涉及一种不与手机NFC模块通信的读卡器及读卡方法。

背景技术

随着NFC手机的普及，越来越多的人们使用手机的NFC功能代替了传统的公交卡等应用，为人们的生活带来了更多的便利。同时因为当前形势的需要，为保证人们工作和出行的安全。目前，在机场和火车站等场所大量配备了安全检查设备，通常需要对通过的人员进行金属探测、身份证读取、人证合一和票证检验等多项检验。在手机的NFC功能开启的情况下，当手机靠近载波频率为13.56MHz的非接触读卡器时，手机的NFC模块会被激活并与读卡器进行不希望的数据通信，有时手机屏幕还会自动弹出NFC窗口，造成被检测人员的麻烦，并可能引起被检测人员的疑虑和反感。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不与手机NFC模块通信的读卡器及读卡方法，该不与手机NFC模块通信的读卡器能够解决现有技术中读卡器读卡时会与手机NFC模块进行数据通信的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种不与手机NFC模块通信的读卡器，包括;

射频模块，其用于射频信号的编码、调制、解调和解码；

振荡器模块，其与所述射频模块电性相连，用于向所述射频模块提供工作时钟并使所述射频模块输出载波频率偏离NFC通信所用载波频率一定的数值范围；

天线模块，所述天线模块与所述射频模块电性相连，所述天线模块用于将所述射频信号转换为近场通信所需的磁场，并通过磁场耦合与非接触式智能卡进行通信。

所述读卡器可以读取包括但不限于ISO/IEC-14443和ISO/IEC-18000-3标准兼容的无源非接触式智能卡。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

进一步地，所述射频模块输出载波频率偏离NFC通信所用载波频率的数值范围为5%~30%。

进一步地，所述天线模块具有天线谐振线圈，所述天线模块的谐振频率与射频模块输出载波频率相同，偏离NFC通信所用载波频率。

进一步地，所述读卡器还包括上位机，所述上位机用于输出工作指令。

进一步地，所述读卡器还包括控制模块，所述控制模块与所述上位机和所述射频模块电性相连，所述控制模块用于根据所述工作指令控制所述射频模块是否输出射频信号。

进一步地，所述读卡器还包括电源模块，所述电源模块与所述射频模块和所述控制模块电性相连，用于向所述控制模块、所述振荡器模块和所述射频模块提供稳定的工作电压。

一种不与手机NFC模块通信的读卡方法，所述方法具体包括：

S101，通过振荡器模块为射频模块提供工作时钟并使所述射频模块输出载波频率偏离NFC通信所用载波频率一定的数值；

S102，通过射频模块实现射频信号的编码、调制、解调和解码；

S103，通过天线模块将所述射频信号转换为近场通信所需的磁场并通过磁场耦合与非接触式智能卡进行通信；

S104，通过天线模块接收智能卡响应信号，通过射频模块解调、解码出智能卡的响应数据并将所述响应数据返回控制模块。

进一步地，所述S102具体包括：

S1021，通过上位机输出工作指令；

S1022，通过控制模块根据所述工作指令控制所述射频模块是否发射射频信号。

进一步地，所述方法还包括：

S105，通过电源模块向所述控制模块、所述振荡器模块和所述射频模块提供稳定的工作电压。

本发明具有如下优点：

本发明中的不与手机NFC模块通信的读卡器及读卡方法，通过射频器振荡器向射频模块提供工作时钟并使射频模块输出载波频率偏离NFC通信所用载波频率一定的数值范围。手机的NFC模块在智能卡模拟模式工作时，通信时基是由手机内部电路提供的，频率为13.56MHz，不会随读卡器发射的载波频率改变。通过改变读卡器发射的载波频率的方式，使得手机NFC模块与读卡器由于通信时基不同而不与非接触读卡器通信。解决了现有技术中读卡器读卡时会与手机NFC模块进行不希望的数据通信的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中不与手机NFC模块通信的读卡器的控制原理图；

图2为本发明实施例中不与手机NFC模块通信的读卡器的控制原理图；

图3为本发明实施例中不与手机NFC模块通信的读卡方法的流程图；

图4为本发明实施例中不与手机NFC模块通信的读卡方法的流程图；

图5为本发明实施例中S102的具体流程图。

附图标记说明：

射频模块10，振荡器模块20，天线模块30，上位机40，控制模块50，电源模块60。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-2所示，一种不与手机NFC模块通信的读卡器，包括：

射频模块10，其用于射频信号的编码、调制、解调和解码；

振荡器模块20，其与所述射频模块10电性相连，用于向所述射频模块10提供工作时钟，并使射频模块输出载波频率偏离NFC通信所用载波频率一定的数值范围；

天线模块，所述天线模块与所述射频模块10电性相连，所述天线模块用于将所述射频信号转换为近场通信所需的磁场，并通过磁场耦合与非接触式智能卡进行通信。

该不与手机NFC模块通信的读卡器可读取非接触式智能卡，该非接触式智能卡包括但不限于ISO/IEC-14443和ISO/IEC-18000-3兼容无源非接触式智能卡（电子标签）；该不与手机NFC模块通信的读卡器基本功能与传统的载波为13.56MHZ的ISO/IEC-14443非接触读卡器无异，通过选择特定的振荡器频率，使得读卡器的载波频率偏离NFC通信载波频率13.56MHz，并且偏离范围在5%~30%，同时调整射频模块10、天线模块使之适应新的载波频率。

手机的NFC模块在智能卡模拟模式工作时，通信时基是由手机内部电路提供的，频率为13.56MHz，不会随读卡器的载波频率改变。通过改变读卡器的载波频率的方式，能够实现手机NFC模块与读卡器由于通信时基不同而无法通信。

ISO/IEC-14443和ISO/IEC-18000-3兼容无源非接触式智能卡（电子标签），由智能卡芯片和谐振线圈封装在一起组成。非接触式智能卡在一定距离范围内靠近读卡器的天线模块，通过天线线圈的磁场耦合来完成能量的获取和数据的通信操作。依据ISO/IEC-14443和ISO/IEC-18000-3标准，二者之间的通信载波频率为13.56MHz。

无源非接触式智能卡本身没有电源和足够精度的通信时基，当非接触式智能卡靠近读卡器时，智能卡通过谐振线圈耦合读卡器的天线模块来获取能量并接收读卡器发出的通信信号，同时提取读卡器的载波频率作为智能卡的通信时基，智能卡还会根据读卡器的指令，完成相应的操作，并返回响应信号给读卡器，完成与读卡器的命令、响应交互。

无源非接触式智能卡的通信时基是由读卡器的天线模块发射的载波提供的。在一定范围内改变读卡器发射的载波频率使之偏离13.56MHz，只要能保证智能卡芯片能够通过谐振线圈获得足够的能量，智能卡就仍然可以正常工作，并以新的载波频率为时基与读卡器进行通信。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

进一步地，所述一定的数值范围为原载波频率的5%~30%。选择读卡器载波频率时，偏离13.56MHz不宜太小，因为频率偏离太小不能达到不与手机NFC模块通信的目的。同时频率偏离也不能太大，那会导致智能卡谐振线圈难以获得足够能量，并可能导致智能卡检测到异常频率而不能正常工作。综上所述，读卡器载波频率偏离13.56MHz应在13.56MHz的5%~30%为宜。

进一步地，所述天线模块具有天线谐振线圈，所述天线模块的谐振频率与射频模块输出载波频率相同，偏离NFC通信所用载波频率。

所述读卡器还包括上位机40，所述上位机40用于输出工作指令和收发和处理通信数据。

进一步地，所述读卡器还包括控制模块50，所述控制模块50与所述上位机40和所述射频模块10电性相连，所述控制模块50用于根据所述工作指令控制所述射频模块10是否输出射频信号。

进一步地，所述读卡器还包括电源模块60，所述电源模块60与所述射频模块10和所述控制模块50电性相连，用于向所述控制模块50、所述振荡器模块20和所述射频模块10提供稳定的工作电压。

射频模块10接收控制模块50的指令，编码、调制成射频信号通过天线模块发送给智能卡，并且通过天线模块接收智能卡的响应信号，射频模块再解调、解码得到智能卡的响应数据，并返回给控制模块50；天线模块与射频模块10电性相连，天线模块作为射频模块10与非接触式智能卡的交互界面，为非接触式智能卡提供工作所需的电磁场并与非接触式智能卡进行通信交互。由于载波频率改变，天线模块的驱动电路与匹配网络也需要进行调整来适应新的载波频率。同时由于载波频率的改变，副载波频率、通信波特率、调制脉冲宽度及收发信号带宽都会相应改变，因此射频发射接收电路以及编码电路、调制电路、解调电路和解码电路也需要对应调整。

如图3所示，一种不与手机NFC模块通信的读卡方法，所述方法具体包括：

S101，振荡器模块提供工作时钟并使载波频率偏离13.56MHz；

本步骤中，通过振荡器模块20为所述射频模块10提供工作时钟并使载波频率偏离13.56MHz一定的数值；

S102，射频模块进行射频信号的编码、调制、解调和解码；

本步骤中，通过射频模块10实现射频信号的编码、调制、解调和解码；

S103，天线模块传输射频信号；

本步骤中，通过天线模块30将所述射频信号转换为近场通信所需的磁场并通过磁场耦合与非接触式智能卡进行通信；

S104，射频模块将响应数据返回控制模块；

本步骤中，通过天线模块30接收响应信号，射频模块解调、解码智能卡的响应数据，并将所述响应数据返回控制模块50。

如图5所示，所述S102具体包括，S1021，上位机输出工作指令；

本步骤中，通过上位机40输出工作指令；

S1022，控制模块控制射频模块是否发射射频信号；

本步骤中，通过控制模块50根据所述工作指令控制所述射频模块10是否发射射频信号。

如图4所示，所述方法还包括S105，电源模块提供稳定的工作电压；

本步骤中，通过电源模块60向所述控制模块50、所述振荡器模块20和所述射频模块10提供稳定的工作电压。

该不与手机NFC模块通信的读卡器使用过程如下：

使用时，通过射频模块10发射射频信号；通过振荡器模块20所述射频模块10提供工作时钟并在一定的数值使载波频率偏离13.56MHz；通过天线模块30将所述射频信号转换为近场通信所需的磁场并通过磁场耦合与非接触式智能卡进行通信；通过天线模块30接收智能卡响应信号，射频模块解调/解码智能卡的响应数据，并将所述响应数据返回控制模块50。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书一个或多个实施例可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本说明书的一个或多个实施例，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本文件的实施例而已，并不用于限制本文件。对于本领域技术人员来说，本文件可以有各种更改和变化。凡在本文件的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本文件的权利要求范围之内。

Claims (9)

1.一种不与手机NFC模块通信的读卡器，其特征在于，包括：

射频模块，其用于射频信号的编码、调制、解调和解码；

振荡器模块，其与所述射频模块电性相连，用于向所述射频模块提供工作时钟并使所述射频模块输出载波频率偏离NFC通信所用载波频率一定的数值范围；

天线模块，所述天线模块与所述射频模块电性相连，所述天线模块用于将所述射频信号转换为近场通信所需的磁场，并通过磁场耦合与非接触式智能卡进行通信；

所述读卡器可以读取包括但不限于ISO/IEC-14443和ISO/IEC-18000-3标准兼容的无源非接触式智能卡。

2.根据权利要求1所述的不与手机NFC模块通信的读卡器，其特征在于，所述射频模块输出载波频率偏离NFC通信所用载波频率的数值范围为5%~30%。

3.根据权利要求1所述的不与手机NFC模块通信的读卡器，其特征在于，所述天线模块具有天线谐振线圈，所述天线模块的谐振频率与射频模块输出载波频率相同，偏离NFC通信所用载波频率。

4.根据权利要求1所述的不与手机NFC模块通信的读卡器，其特征在于，所述读卡器还包括上位机，所述上位机用于输出工作指令、收发和处理通信数据。

5.根据权利要求4所述的不与手机NFC模块通信的读卡器，其特征在于，所述读卡器还包括控制模块，所述控制模块与所述上位机和所述射频模块电性相连，所述控制模块用于根据所述工作指令控制所述射频模块是否输出射频信号。

6.根据权利要求5所述的不与手机NFC模块通信的读卡器，其特征在于，所述读卡器还包括电源模块，所述电源模块与所述射频模块和所述控制模块电性相连，用于向所述控制模块、所述振荡器模块和所述射频模块提供稳定的工作电压。

7.一种不与手机NFC模块通信的读卡方法，其特征在于，所述方法具体包括：

S101，通过振荡器模块为射频模块提供工作时钟并使所述射频模块输出载波频率偏离NFC通信所用载波频率一定的数值；

S102，通过射频模块实现射频信号的编码、调制、解调和解码；

S103，通过天线模块将所述射频信号转换为近场通信所需的磁场并通过磁场耦合与非接触式智能卡进行通信；

S104，通过天线模块接收智能卡响应信号，通过射频模块解调、解码出智能卡的响应数据并将所述响应数据返回控制模块。

8.根据权利要求7所述的不与手机NFC模块通信的读卡方法，其特征在于，所述S102具体包括：

S1021，通过上位机输出工作指令；

S1022，通过控制模块根据所述工作指令控制所述射频模块是否发射射频信号。

9.根据权利要求8所述的不与手机NFC模块通信的读卡方法，其特征在于，所述方法还包括：

S105，通过电源模块向所述控制模块、所述振荡器模块和所述射频模块提供稳定的工作电压。

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