发明内容
本发明旨在克服目前机车监控装置中数据的读写与存储方法的不足,提供一种新型的,能克服现有机车监控装置接触式的IC卡易不足的机车监控装置用IC卡的读卡器,该读卡器具有无线IC卡读卡器的特点,且数据的读写接口与标准串行flash存储器的读写接口兼容,具有“透明”读写的特点。
本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的:采用无线IC卡系统,且无线IC卡为射频IC卡,射频IC卡读卡器的数据读写接口与标准串行flash存储器的读写接口兼容,具有“透明”读写的特点;读卡器通过低频感应提供IC卡所需的供电电源,用微波耦合来完成数据的读写传输,并通过数据锁相技术产生稳定的2.45G数据频率。车载读卡器安装在机车上,通过标准通信规程与监控装置通信,用于完成司机设定参数从射频IC卡到监控装置的传送和记录数据从监控装置到射频IC卡的传送。所述的读卡器包括以下五个部分,即:
1、能量载波发生器。由振荡、分频、推动电路和能量感应线圈组成,能量载波经能量传输感应线圈送给存储卡。
2、信息载波发生器。由压控振荡器、数字锁相环、缓冲放大器组成。振荡器采用了数字锁相技术。振荡器的输出端用一级缓冲放大,保证振荡器的工作不受输出电路阻抗变化的影响。
3、数据发送“写”通路。数据发送“写”通路的功能是将信息载波调制、放大后,通过耦合的方式将调制后的信号送给存储卡。它由3个通道(时钟、数据和片选)组成,各通道都包含功率分配器、功率放大和调制以及微波耦合器。
4、数据接收“读”通路。数据接收“读”通道由两路微波通道组成。分别称为下传载波通路和数据读载波通路,下传载波通路的作用是将未调制载波传到存储卡上,由功率分配器、控制开关和微波耦合器组成,数据读载波通路则是接收由存储卡发出的“读”数据调制载波,经滤波、放大和解调后还原成数据。通过数据接口送给读卡机。数据读载波通路由微波耦合器、带通滤波器、低噪声放大器、检波器组成。
5、数据IO与控制接口。是与读卡机进行数据交换和读写控制的接口。数据的读写为标准串行flash接口,包括时钟、片选、输入信号、输出信号。时钟控制数据传输速率。片选控制输入、输出信号的有效性,低电平有效。输入信号由8位命令码、24位地址码、数据码组成。输出信号在flash有效识别8位命令码和24位地址码后,输出flash存储数据。同时,根据读卡机给出的指令,接口还给出相应的开关动作,对“读”和“写”通路进行控制。
本发明的工作过程原理是:
1、能量传输:当存储卡插入读写口时,读卡器通过感应线圈将频率为125KHz的能量载波送到存储卡上,存储卡上的整流电路将能量载波整流,转换成直流,作为供给串行flash存储器工作的电源。
整个写数据过程完成。
本发明具有以下特点:大容量射频IC存储卡是一种可反复檫写的无线IC存储卡。它的主要特点是:数据的读写接口与标准串行flash存储器的读写接口兼容,具有“透明”读写的特点。卡上所需能量由低频感应供给,数据的读写传输则用微波耦合来完成。存储卡采用了多层印刷板结构,外形类似U盘,便于携带,克服了一般IC卡容易损坏的缺点。
具体实施方式
附图给出了本发明的一个具体实施例示意图,下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
通过附图1可以看出,本发明为机车监控装置数据的读写与存储无线IC卡系统,采用无线IC卡系统,且无线IC卡为射频IC卡,射频IC卡读卡器的数据读写接口与标准串行flash存储器的读写接口兼容,具有“透明”读写的特点;读卡器通过低频感应提供IC卡所需的供电电源,用微波耦合来完成数据的读写传输,并通过数据锁相技术产生稳定的2.45G数据频率。车载读卡器安装在机车上,通过标准通信规程与监控装置通信,用于完成司机设定参数从射频IC卡到监控装置的传送和记录数据从监控装置到射频IC卡的传送。所述的读卡器包括以下五个部分,即:
1、载波发生器。由振荡、分频、推动电路和能量感应线圈组成,能量载波经能量传输感应线圈送给存储卡。
2、信息载波发生器。由压控振荡器、数字锁相环、缓冲放大器组成。振荡器采用了数字锁相技术。振荡器的输出端用一级缓冲放大,保证振荡器的工作不受输出电路阻抗变化的影响。
3、数据发送“写”通路。数据发送“写”通路的功能是将信息载波调制、放大后,通过耦合的方式将调制后的信号送给存储卡。它由3个通道(时钟、数据和片选)组成,各通道都包含功率分配器、功率放大和调制以及微波耦合器。
4、数据接收“读”通路。数据接收“读”通道由两路微波通道组成。分别称为下传载波通路和数据读载波通路,下传载波通路的作用是将未调制载波传到存储卡上,由功率分配器、控制开关和微波耦合器组成,数据读载波通路则是接收由存储卡发出的“读”数据调制载波,经滤波、放大和解调后还原成数据。通过数据接口送给读卡机。数据读载波通路由微波耦合器、带通滤波器、低噪声放大器、检波器组成。
5、数据IO与控制接口。是与读卡机进行数据交换和读写控制的接口。数据的读写为标准串行flash接口,包括时钟、片选、输入信号、输出信号。时钟控制数据传输速率。片选控制输入、输出信号的有效性,低电平有效。输入信号由8位命令码、24位地址码、数据码组成。输出信号在flash有效识别8位命令码和24位地址码后,输出flash存储数据。同时,根据读卡机给出的指令,接口还给出相应的开关动作,对“读”和“写”通路进行控制。
实施例一
一种无线射频IC卡系统,由地面读卡器1、车载读卡器2、IC卡3三部分构成。其特点在于:车载读卡器2由以下五个部分组成,即:
A.能量载波发生器15(如图3所示)。产生工作频率为125KHz的能量载波。由振荡22、分频23、推动电路24和能量感应线圈25组成,能量载波经能量传输感应线圈送给存储卡。
B.信息载波发生器16(如图4所示)。由压控振荡器26、数字锁相环27、缓冲放大器28组成。振荡器产生工作频率为2.45GHz的信息载波,为了保证频率的稳定性和频谱纯度,采用了数字锁相技术。振荡器的输出端用一级缓冲放大,保证振荡器的工作不受输出电路阻抗变化的影响。
C.数据发送“写”通路17(如图5所示)。数据发送“写”通路的功能是将信息载波调制、放大后,通过耦合的方式将调制后的信号送给存储卡。它由3个通道(时钟、数据和片选)组成,各通道都包含功率分配器29、功率放大30和调制以及微波耦合器31。
D.数据接收“读”通路18(如图6所示)。数据接收“读”通道由两路微波通道组成。分别称为下传载波通路和数据读载波通路,下传载波通路的作用是将工作频率为2.45GHz的未调制载波传到存储卡上,由功率分配器、控制开关和微波耦合器组成,数据读载波通路则是接收由存储卡发出的工作频率为4.9GHz的“读”数据调制载波,经滤波、放大和解调后还原成数据。通过数据接口送给读卡机。数据读载波通路由微波耦合器32、带通滤波器33、低噪声放大器34、检波器35组成。
E.数据IO与控制接口19。是与读卡机进行数据交换和读写控制的接口。数据的读写为标准串行flash接口,包括时钟、片选、输入信号、输出信号。时钟控制数据传输速率。片选控制输入、输出信号的有效性,低电平有效。输入信号由8位命令码、24位地址码、数据码组成。输出信号在flash有效识别8位命令码和24位地址码后,输出flash存储数据。同时,根据读卡机给出的指令,接口还给出相应的开关动作,对“读”和“写”通路进行控制。
读卡器的整体尺寸为113×60×4.8mm,由两块相同大小的印制板背向安装构成,中间夹有一块铝制合金板作为垫板。在一端开有18×32mm异形槽,读卡器印制板采用了多层印刷板结构,使得读卡器的尺寸大大缩小。印制板材料采用的是相对介电常数为4.15的FR-4多层基片,基板材料为介电常数2.65的聚四氟乙烯。印制板厚度为1.5mm。
本发明的基本工作原理是:
大容量射频IC存储卡的工作过程可分为能量传输、读数据和写数据3个方面。
1、能量传输:当存储卡插入读写口时,读卡器通过感应线圈将频率为125KHz的能量载波送到存储卡上,存储卡上的整流电路将能量载波整流,转换成直流,作为供给串行flash存储器工作的电源。
2、读数据:读卡器给出“读”指令,通过IO口给出“读”控制状态,此时下传载波通路开关处于“通”状态,“写”通路的片选通路处于“断”状态,而时钟和数据通路处于“通”状态,读卡机通过IO与控制接口将读指令(包括地址码)调制到数据载波通路的调制开关上,形成数据载波,同时,时钟信号也被调制到时钟通路的调制开关上,形成时钟载波,它们都通过各自通路的微波耦合器被耦合到存储卡上,解调后送给存储器。由于片选通路处于“断”状态,因此flash存储器的片选为低电平,flash存储器处于工作状态。当flash存储器接收到数据通路送来的“读”指令后,将根据读指令的要求,将相应存储单元内的数据读出,并调制到“读”数据通路的倍频调制器上,调制后的“读”数据载波通过“读”数据通路的微波耦合器从存储卡传送到读卡器,经低噪声放大、检波解调恢复成数据,最后通过IO与控制接口送给读卡机。读数据完成后,根据读卡机的指令,片选通路处于“开”状态,微波载波由片选通路的微波耦合器传送到存储器的片选通路,该通路检波器检测到片选载波并将其整流为直流电平,存储器的片选端呈现高电平,存储器终止“读”状态。读数据可经过多次读出对比校验。
3、写数据:读卡器给出“写”指令,通过IO口给出“写”控制状态,此时“写”通路的片选通路处于“关”状态,下传载波通路开关处于“断”状态,而时钟和数据通路处于“通”状态。读卡机通过IO与控制接口将写指令(包括地址码)调制到数据载波通路的调制开关上,形成数据载波,同时,时钟信号、片选信号也被调制到时钟通路的调制开关上,形成时钟、片选载波,它们都通过各自通路的微波耦合器被耦合到存储卡上,解调后送给存储器。当flash存储器接收到数据通路送来的“写”指令后,将根据写指令的要求,将数据写入相应存储单元内。写数据以片选置高为标志完成。而此时,flash内部写操作仍未完成,处于“忙”状态,需对状态寄存器进行判断。当flash状态位由“低”跳变为“高”时,写入数据可通过读出对比进行校验。