CN1558364A - 手机多功能ic卡读写器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种手机多功能IC卡读写器，包括中央控制器CPU、读卡模块、通讯模块、彩色液晶显示器、存储器、触摸屏键盘、电源。中央控制器CPU采用RISC处理器，处理器与读卡模块、GSM/GPRS(或CDMA)、电子支付系统、彩色液晶显示器、存储器触摸屏键盘、电源连接，分时进行控制及数据交换，根据需要及时和远程数据中心通讯。该读写器可首先进行持卡人身份识别，然后进行电子支付，并将资料无线传输到银行数据库。查验居民身份证可以即验即看，并可将查验身份结果立即打印或无线传输到数据中心。该设备可具有手机通讯功能，同时具有IC卡读卡器功能，及电子支付功能。

Description

手机多功能IC卡读写器

技术领域

本发明涉及数据读写和数据无线通讯装置，特别是涉及一种具有IC卡读写器功能的无线通讯设备。属于国际专利分类G06K7/00“读出记录载体的方法或装置”技术领域。

背景技术

一切生产活动，经济活动都离不开个体的参与而形成。因此现实生活中个人身份的确认极其重要，目前为了记录更安全完整的信息，往往要将个人的图像、生物采集器采集的指纹、个人文字信息分别用图像压缩技术、指纹处理压缩技术和文字处理技术，记录在IC卡上，而要读取IC卡上的信息则分别要用不同的读卡器读取信息，要和远程数据中心通讯，采用庞大的电子计算机才能验证，操作上很麻烦，故也直接影响此种IC卡的推广使用。

现有读卡器存在着以下缺陷：

1)IC卡读卡器功能单一，体积大，不能对非接触式A型和B型卡兼容等问题而提供一种手持非接触式多功能IC卡读写器，集射频技术、生物识别技术、数据处理技术、图像压缩和安全加密技术于一体，可同时非接触式A型和B型IC卡兼容，可读取IC卡中的文字、图像、指纹信息，并可以进行与计算机之间的数据交换及无线数据传送。

2)数据读取、数据无线通讯和数据交换之间脱节。

发明内容

本发明的目的，在于克服现有技术中的缺陷，而提供一种手持非接触式多功能IC卡读写器和无线通讯装置——手机多功能IC卡读写器。

本发明的技术方案如下。

一种手机多功能IC卡读写器，包括中央控制器CPU、读卡模块、通讯模块GSM/GPRS(或CDMA)、彩色液晶显示器、存储器、触摸屏键盘、电源，其特征在于中央控制器CPU采用RISC处理器，处理器与读卡模块、GSM/GPRS(或CDMA)、电子支付系统、彩色液晶显示器、存储器、  触摸屏键盘、电源连接，分时进行控制及数据交换，根据需要及时和远程数据中心通讯。

所述的读卡模块分为射频区和接口区：射频区内含有调制解调器和电源供电电路，直接与天线连接；接口区设有与单片机(或其他微处理机)相连的端口，并具有与射频区相连的收/发器、64字节的数据缓冲器、内部设有进行数据加密的密码机、防碰撞处理的防碰撞模块和控制单元。

密码采用DES算法进行数据加密和硬件加密。

天线为多圈环形天线和鞭状天绒线。

键盘触摸屏采用触摸屏控制器及一块2.8英寸的触摸屏贴在液晶显示屏上。

首先进行持卡人身份识别，然后进行电子支付，并将资料无线传输到银行数据库。

查验居民身份证可以即验即看，并可将查验身份结果立即打印或无线传输到数据中心。

所述的彩色液晶显示器的彩色液晶显示模块包括液晶驱动模块和彩色256色320*240液晶屏。

具有多个232/USB接口，可连接有指纹模块和微型打印机。

该设备可具有手机通讯功能，同时具有IC卡读卡器功能，及电子支付功能，且同时可将读写器所读取资料即刻无线传输到遥远数据中心。

本发明的有益效果——采用高集成度的方法，首先将IC卡读写器做成手持式，并将手机和读写器二合为一，做成手机读卡器，自动地可和遥远的数据中心进行通讯。即刻进行验证。进行身份识别，进行数据通讯。因此可以广泛应用到奥运会运动员身份识别和电子支付；第二代身份证；银行信用卡，储蓄卡、提款卡并能将支付及时和银行数据进行通讯；劳保卡、机要部门身份证(例如机场，出租车管理，地铁)等。

本发明手机IC卡读写器，可以作为手机单独使用，即：可以通话，收发短信，收发资料和图像，有电话本体的功能。也可以作为手持多功能IC读卡器单独使用；也可以二种功能可以同时使用，即在读取信息后，自动通过无线和遥远数据中心通讯。

本发明手机IC卡读写器，其无线通讯和IC读卡器CPU采用同一CPU，根据需要利用软件统一进行管理、运作。

附图说明

图1是本发明手机IC卡读写器的方框图。

具体实施方式

结合附图对本发明的具体实施方式进行说明。

如图1所示，本发明提供一种手机多功能IC卡读写器包括中央控制器CPU、GSM/GPRS(或CDMA)模块，读卡模块、彩色液晶显示器、存储器、触摸屏键盘、电源，其特征在于中央控制器CPU采用RISC处理器，处理器与GSM/GPRS(或CDMA)模块，读卡模块、彩色液晶显示器、存储器、触摸屏键盘、电源连接，分时进行控制及数据交换。

本发明手机IC卡读写器，读卡模块分为射频区和接口区：射频区内含调制解调器和电源供电电路，直接与天线连接；接口区有与单片机(或其他微处理机)相连的端口，还具有与射频区相连的收/发器、数据缓冲器、内部有进行数据加密的密码机、防碰撞处理的防碰撞模块和控制单元。

本发明手机IC卡读写器采用双卡多重加密；天线为多圈环形天线；具有多个RS232/USB接口(且接口可连接所有功能模块)，FLASH存储芯片，触摸屏键盘，彩色液晶显示器。

中央控制器CPU，采用高速低功耗RISC处理器，该处理器采用CMOS工艺，具有2.7~5.5V的宽电压工作范围及较低的功耗，具有高速的指令执行速度。所有的外设都与处理器连接，形成星形控制网络，由处理器分时的对外设进行控制及数据交换。手机通讯，电子支付，读卡器，指纹比对，图像处理，数据处理，数据交换，程序控制全部由中央控制器实时运算。

具有以下优点：

(1)先进的RISC精简指令集结构

-高性能低功耗的AVR.8/32位微控制器

-133条功能强大的指令大部分在单时钟周期内执行

-32×8个通用工作寄存器+外设控制寄存器

-全静态操作

-工作在16MHz下具有16MIPS的性能

-片内带有执行时间为两个时钟周期的硬件乘法器

(2)非易失性程序和数据存储器

-128K字节在线可重复编程Flash，擦写次数100000次以上

-BOOT区具有独立的加密位

可通过片内的引导程序实现在系统编程，写操作时真正可读

-4K字节EEPROM

擦写次数100,000次

-4K字节内部SRAM

-最大64K字节可选外部存储器空间

-程序加密位

-在线可编程SPI接口

(3)JPAG(符合IEEE std.1149.1标准)接口

-边界扫描能力

-广泛的片内Debug支持

-通过JPAG接口对Flash，EEPROM，和加密位编程

(4)外设特点

-两个带预分频器和一种比较模式的8位定时/计数器

-两个扩充的带预分频器和比较模式捕获模式的16位定时/计数器

-具有独立振荡器的实时计数器

-二通道8位PWM

-6通道2到16位精度PWM

-输出比较调节器

-8通道10位A/D转换

8个单端通道

7个微分通道

2个增益为1×，10×或200×的微分通道

-两线(I2C)串行接口

-二路可编程串行UART接口

-主/从SPI串行接口

-带内部振荡器的可编程看门狗定时器

AVR核将32个工作寄存器和丰富的指令集联结在一起，所有的工作寄存器都与ALU算术逻单元直接相连。允许在一个时钟周期内执行的单条指令同时访问两个独立的寄存器。这种结构提高了代码效率，使AVR得到了比普通CISC单片机高将近10倍的性能。

CPU还具有以下特点，128K字节具备写操作时可读的在系统可编程FLASH、4K字节EEPROM、4K字节SRAM，53个通用I/O口，32个通用工作寄存器、实时计数器(RTC)、4个具有比较模式和PWM的定时器/计数器、2个USARTs、一个两线(I2C)串行接口，一个8通道10位具有可选增益差分输入的A/D转换器、一个带内部振荡器的可编程看门狗定时器、一个SPI口一个符合IEEE std.1149.1标准的JTAG测试接口、也可用于访问片内Debug系统和编程、6种可通过软件选择的省电模式。

首先将持证人的身份信息包含图像信息，指纹信息，文字信息，银行储蓄信息，个人密约，在专门单位输入，即获得一张有持卡人信息的IC卡。在使用时只要持卡人将此卡靠近手机IC卡读写器，读写器即根据持卡人需要而工作。进行持卡人身份识别而后和遥远数据中心通讯，或进行电子支付或进行身份识别或与他人进行通话。

所有功能和软件运算通过中央控制器CPU发出指令，中央控制器采用高速低功耗RISC处理器，该处理器采用CMOS工艺，具有2.7~5.5V的宽电压工作范围及较低的功耗，具有高速的指令执行速度。所有的外设都与处理器连接，形成星形控制网络，由处理器分时的对外设进行控制及数据交换。手机通讯，电子支付，读卡器，指纹比对，图像处理，数据处理，数据交换，程序控制全部由中央控制器实时运算。

1、本发明手机IC卡读写器的读卡模块采用PHILIPS IC，可兼容ISO-14443 A型和B型通信的所有层协议。

IC集成了数字和模拟功能，空间得到极大优化，特别适用于手持阅读器。，它还采用了用于公共密匙算法(包括Elliptic curve、DES和AES)的加密协处理器和内存管理单元，以增强多应用设置的安全性。

本实用新型的手持非接触式IC卡读写器以射频识别技术为核心，发射接收模块功能包括调制、解调、产生射频信号、安全管理和防碰撞机制。内部结构分为射频区和接口区：射频区内含调制解调器和电源供电电路，直接与天线连接；接口区有与单片机(或其他微处理机)相连的端口，还具有与射频区相连的收/发器、64字节的数据缓冲器、内部有进行数据加密的密码机、防碰撞处理的防碰撞模块和控制单元。这是与射频卡实现无线通信的核心模块，也是读写器读写的关键接口芯片。读写器工作时，不断地向外发出一组固定频率的电磁波(13.6MHz)，当有卡靠近时，卡片内有一个LG串联谐振电路，其频率与读写器的发射频率相同，这样在电磁波的激励下，LG谐振电路产生共振，从而使电容充电有了电荷。在这个电容另一端，接有一个单向导电的电子泵，将电容内的电荷送到另一个电容内存储。当电容器充电达到2V时，此电容就作为电源为卡片上的其他电路提供工作电压，将卡内数据发射出去或接收读写器发出的数据与保存。

系统通过处理器直接控制该芯片来与IC卡进行数据交换。

2、本发明手机IC卡读写器的通讯模块采用GSM/GPRS(或CDMA)模块。

手机通讯，具有一下功能：

语音功能：可实现手机的语音通讯功能。

短信功能：可实现小容量数据以短信的格式发送到指定的位置。

数据功能：可实现大容量数据通过internet发送到指定位置。

具体到本发明系统，我们要实现以下具体要求：

1/语音功能：●拨号功能，●摘机功能，●挂机功能，●忙音判断功能，●对方摘机判断功能，●对方挂机判断功能，●无拨号音判断功能，●语音对讲功能。

2/短信功能：●发送短信功能，●接收短信功能，●读取短信功能，●短信删除功能，●判断短信发送成功功能，●判断短信发送失败功能

3/输入法功能：●数字输入，●字母输入，●标点符号输入，●汉字输入。

4/电话薄功能：●电话号码输入功能，●读取电话号码功能，●删除电话号码功能，●电话号码拨号功能。

5/数据传输功能：GPRS(或CDMA)

6/加密方法：软件与SAM卡加密。

3、本发明手机IC卡读写器的密码管理的原理如下：

密码管理分为二部份进行：

一部份是手机密码管理，采用通常的SAM卡加密方法。

另一部份是读卡管密码管理，程序内部采用的数据加密算法是DES算法。采用DES算法的原因是因为该算法已被证明是一个十分成功的加密算法，而且算法的运算复杂度相对而言也较小，比较适用于智能卡这样运算能力不是很强的情况。DES算法的密码(或称密钥)长度是64位的，把数据加密时要用到的密码组织在一起，以文件的形式储存起来，称为密码文件。其中的记录头部分存储的就是密码的属性信息，例如是可以应用于所有应用文件的密码，还是只对应某一应用文件可用的密码；是可以修改的还是只能读取的密码等等。但是：不论是什么样的密码文件，作为一个文件本身，都是通过对文件访问的安全控制机制来保证密码文件的安全性的。当需要进行数据加密运算时，就从密码文件中选取密码加入运算。从密码文件中读出密码时，与读取应用数据一样，只要直接给出密码所在的地址就可以了。比较好的办法是在随机抽取出一个密码后再对密码本身作一些处理，尽量减少其重复出现的机会。例如PBOS产品中，采用的办法就是对从密码文件中选出的密码首先进行一次DES加密运算，然后将运算结果作为数据加密的密码使用。其计算公式如下：

Key＝DES(CTC，K(a))

式中，K是从密码文件中随机选取的一个密码；CTC是一个记录智能卡的交易次数的计数器，该计数器每完成一次交易就增一；key就是最后要提供给数据加密运算使用的密码。使用这种方法可以提高智能卡的安全性，但却降低了执行的效率。因此，具体采用什么样的方法来产生密码应当根据智能卡的应用范围及安全性要求的高低而具体决定。

4、本发明手机IC卡读写器的天线部份为设计满足总体要求的多圈环形天线和鞭状天线。

5、本发明手机IC卡读写器的信息存储和触摸屏输入系统：采用FLASH存储芯片，在存储芯片中保存有：汉字字库及ASCII字库、汉字输入法、100条的读卡记录、10万条记录(也可以存储其他信息)。

在100条的读卡记录中，保存了最近读取的100张卡的所有信息，用户可以随意查询。

其中有一存储区也可以作为储值卡消费用。

6、触摸屏输入

数据输入及操作界面：采用触摸屏控制器及一块2.8”(英寸)的触摸屏贴在液晶显示屏上，用户可以根据系统提示通过直接触摸显示范围内的图形按键操作读写器。

本读卡器的电池电压检测也是通过该芯片(电池电压的检测范围：+2.0V-+6.0V)。

7、本发明手机IC卡读写器的彩色液晶显示模块包括液晶驱动模块和彩色256色320*240液晶。

彩色256色320*240液晶具有以下特征：

(1)显示格式：2.8寸屏幕，320(RGB)×240点阵

(2)结构：彩色STN LCD，Common & Segment Driver，LED背光。

(3)显示类型：彩色STN，透射

(4)高对比度。

液晶驱动模块具有以下特征

最高支持到1024×1024的点矩阵液晶控制器，可同时支持到最高256色，其接口灵活性使得既可与MC68000系列控制器连接，也可与最小外部逻辑的8/16位MPU/总线连接。用作显存的静态RAM接口已经过速度和性能优化，最大支持到128K字节。系统通过CPU与驱动模块交换数据去刷新显存中的点阵图的数据，达到绘制各种图形及文字显示的目的。当前液晶屏的分辨率为320*240、256色，可视区尺寸2.8”(英寸)。

8、本发明手机IC卡读写器的通信接口为RS232/USB接口，实现本机与计算机之间的数据通讯，亦可实现和指纹模块相联进行指纹采集，存储，对比，亦可和微型打印机相联将数据打印。

9、本发明手机IC卡读写器可实现无线通讯，将IC卡内信息通过GSM/GPRS(或CDMA)网络发送到全球任何一个数据中心。

本发明手机IC卡读写器具有以下有益效果：

◆符合国际ISO/IEC14443-B(A)型非接触式卡标准。

◆符合GSM/GPRS(或CDMA)协议。

◆研制了嵌入式实时操作系统可自由扩充各种不同功能。

◆本手持机是集射频技术、生物识别技术、数据处理技术、图像压缩和安全加密技术于一体。用高科技手段可方便快捷地识别嫌疑犯，是公安抓捕逃犯好帮手。

◆采用带触摸屏320*240彩色256色LCD图形显示。

◆手持机，还有信息传输功能，机内存储了10万条的信息。

出现异情立即报警，将抓捕信息经无线传输到报警中心。

◆采用FLASH芯片保存历史记录，掉电不丢失数据。

◆具有高可靠指纹识别系统。

◆具有高压缩比的图像数据处理系统。

能够采集完整的指纹图像，能够从IC卡中读取指纹与持卡人指纹进行鉴定。

◆能够将指纹数据保存在机器内，目前机内可保存数千个压缩后的指纹图像。

◆供电电源内置充电锂电池，可外接电源，可充电，平均工作电流小于150mA。

◆具有多级电池容量检测与显示。

◆硬件防伪芯片，按国家有关部门指定的加密算法对IC卡所有应用数据区内数据，进行信息加密和信息有效性验证。

◆RS232/USB接口实现与计算机数据通讯。

技术质量指标达到：

符合GSM/GPRS(或CDMA)协议。

频率：900，1800，1900MHz。

数字和模拟I/Q接口兼容。

汉字采用拚音输入法并含国标GB232字库。

非接触近距离式，符合国际标准ISO14443-B标准

RF频率：13.56MHZ

图形分辨率：320*240，彩色256色LCD显示

汉字显示：GB2312

全部显示时间：≤5-6秒

读卡距离：5-10CM

通讯接口：标准RS232接口

存储器：2×8Mbit

指纹识别：误判率≤0.001％

          拒识率≤0.1％

          指纹录入时间＜3秒

          比对时间≤1秒

          指纹图像分辨率：450dpi

          自动数据报警时间：≤1秒

电源：直流3.3V(锂电池)可充电，可外接电源

功率：≤0.45W；工作温度：0℃-+50℃

储存温度：-20℃-+60℃

Claims (10)

1、一种手机IC卡读写器，包括中央控制器CPU、读卡模块、通讯模块GSM/GPRS或CDMA，彩色液晶显示器、存储器、键盘触摸屏、电源蹬部件，其特征在于：中央控制器CPU采用RISC处理器，处理器分别与读卡模块、通讯模块、彩色液晶显示器、存储器、键盘触摸屏、电源连接，分时进行控制，高速数据交换和无线通讯。

2、根据权利要求1所述的手机IC卡读写器，其特征在于：所述的读卡模块分为射频区和接口区：射频区内含有调制解调器和电源供电电路，直接与天线连接；接口区设有与单片机(或其他微处理机)相连的端口，并具有与射频区相连的收/发器、64字节的数据缓冲器、内部设有进行数据加密的密码机、防碰撞处理的防碰撞模块和控制单元。

3、根据权利要求1、2所述的手机IC卡读写器，其特征在于：所述的密码采用DES算法进行数据加密和硬件加密。

4、根据权利要求1、2所述的手机IC卡读写器，其特征在于：所述的天线为多圈环形天线和鞭状天绒线。

5、根据权利要求1所述的手机IC卡读写器，其特征在于：所述的键盘触摸屏采用触摸屏控制器及一块2.8英寸的触摸屏贴在液晶显示屏上。

6、根据权利要求1所述的手机IC卡读写器的使用方法，其特征在于：首先进行持卡人身份识别，然后进行电子支付，并将资料无线传输到银行数据库。

7、根据权利要求1所述的手机IC卡读写器的使用方法，其特征在于：查验居民身份证可以即验即看，并可将查验身份结果立即打印或无线传输到数据中心。

8、根据权利要求1所述的手机IC卡读写器，其特征在于所述的彩色液晶显示器的彩色液晶显示模块包括液晶驱动模块和彩色256色320*240液晶屏。

9、根据权利要求1所述的手机IC卡读写器，其特征在于：它具有多个232/USB接口，可连接有指纹模块和微型打印机。

10、根据权利要求1所述的手机IC卡读写器，其特征在于：该设备可具有手机通讯功能，同时具有IC卡读卡器功能，及电子支付功能，且同时可将读写器所读取资料即刻无线传输到遥远数据中心。