CN201054145Y

CN201054145Y - 非接触式读卡器

Info

Publication number: CN201054145Y
Application number: CNU2007201477526U
Authority: CN
Inventors: 钟朝晖; 张永军; 谷云辉
Original assignee: China Academy of Transportation Sciences
Current assignee: China Academy of Transportation Sciences
Priority date: 2007-04-27
Filing date: 2007-04-27
Publication date: 2008-04-30
Anticipated expiration: 2017-04-27

Abstract

本实用新型提供了一种非接触式读卡器，包括：天线单元，用于读卡单元与IC卡间的数据传输；读卡单元，包含不同的读卡子单元，用于对不同IC卡的识别和数据的读写；开关单元，连接在天线单元和读卡单元之间；存储单元，存储供不同IC卡所使用的不同的数据传输协议和数据加解密算法；控制单元，用于从读卡单元中选取可使用的读卡子单元、控制开关单元将其接通至天线单元，以及从存储单元中读取可使用的数据传输协议和加解密算法对IC卡数据进行读取和解密；接口单元，与控制单元相连，用于实现控制单元与上位机的通讯。使用本实用新型，可实现对不同类型IC卡的读写。

Description

非接触式读卡器

技术领域

本实用新型涉及读卡器技术领域，尤其涉及一种非接触式读卡器。

背景技术

非接触式读卡器采用射频或电磁感应等原理，在不接触IC卡的情况下可对IC卡进行数据的读写。如中国专利号ZL200420088654.6的实用新型就公开了一种远距离读卡器。

不同厂商生产的IC卡，可能会设置采用不同的协议传输数据，或者不同的加解密算法对所传输的数据进行加密，甚至需要采用不同类型的读卡电路实现对不同类型IC卡的读写。而各个厂商生产的读卡器，是基于一特定的数据传输协议，以及一特定的数据加解密算法，甚至特定的读卡电路进行制造，这导致了读卡器无法读取其他类型的IC卡，例如，采用不同加解密算法或采用不同数据传输协议的IC卡。可见，目前的读卡器很难兼容其它公司类型的IC卡产品，其应用受到了很大的限制。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种非接触式读卡器，以实现对不同类型IC卡的读写。

本实用新型提供的非接触式读卡器，包括：

天线单元，用于读卡单元与IC卡之间的数据发送与接收；

读卡单元，包含有不同的读卡子单元，用于对不同IC卡的识别和对不同IC卡数据的读写；

开关单元，连接在天线单元和读卡单元之间，并与控制单元相连，用于接收控制单元的控制指令，将控制单元选择的读卡子单元接通至天线单元；

存储单元，存储有供不同IC卡所使用的不同的数据传输协议和不同的数据加解密算法；

控制单元，与存储单元、读卡单元、开关单元相连，用于从读卡单元中选取可使用的读卡子单元、控制开关单元将其接通至天线单元，以及从存储单元中读取可使用的数据传输协议和加解密算法对IC卡数据进行读取和解密；

接口单元，与控制单元相连，用于实现控制单元与上位机的通讯。

所述天线单元包括：依次相连的天线线圈、发射/接收电路、信号滤波器；其中，天线线圈用于读卡器和IC卡之间信号的传递；发射/接收电路用于进行电信号与电磁场信号的转换；信号滤波器用于进行信号滤波。

所述读卡单元子单元包括：第一读卡子单元，用于读取法国INSIDE公司生产的IC卡；第二读卡子单元，用于读取其他通用类型的IC卡。

所述存储单元包括：协议存储子单元，用于存储不同的数据传输协议；加解密算法存储子单元，用于存储不同的数据传输加解密算法。

所述接口单元包括至少以下之一：USB接口单元、RS232接口单元、无线接口单元。其中，所述无线接口单元包括：GPRS单元。

进一步的，可包括：SAM卡认证单元，与控制单元相连，用于对使用该读卡器的用户进行SAM卡权限认证。

进一步的，可包括：键盘单元，与控制单元相连，用于向读卡器输入信息。

进一步的，可包括显示单元，与控制单元相连，用于将读卡器信息进行显示。

由上可以看出，本实用新型提供的读卡器，采用了多种类型的读卡电路、多种协议及加解密算法，因此本实用新型读卡器可兼容不同厂商、不同类型的IC卡的读取。例如，可兼容多种IC卡标准(14443TYPE-A/TYPE-B，15693标准)，支持Inside系列产品和飞利浦系列产品(包括CPU卡和逻辑卡)IC卡，还支持符合14443TYPE-A/TYPE-B的CPU卡。

另外，本实用新型采用232串口及USB口两种通信模式与上位机通讯，使接口的可选性增大。还可采用无线通讯单元，如GPRS无线通讯单元，从而可实现通过无线通讯与远端上位机进行通讯，适应许多现场移动办公的需要。

不仅如此，还可采用SAM卡认证单元，以支持SAM卡安全认证。

附图说明

图1是本实用新型读卡器原理图；

图2是本实用新型读卡器读卡流程图；

图3是本实用新型读卡器读卡过程中选取数据传输协议和读卡子单元的流程图；

图4是本实用新型第一读卡子单元电路图；

图5是本实用新型第二读卡子单元电路图；

图6是本实用新型信号滤波器电路图；

图7是本实用新型发射/接收电路的电路图；

图8是本实用新型开关单元的电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细说明。

如图1示出了本实用新型读卡器原理图，包括天线单元、读卡单元、开关单元、存储单元、控制单元、接口单元。其中，

天线单元用于实现读卡单元与IC卡之间的信号发送与接收。天线单元包括依次相连的天线线圈、发射/接收电路、信号滤波器。其中，天线线圈用来实现在读卡器和IC卡之间传递信号，具体来说，即向IC卡发送信号，以及接收IC卡信号并传递给发射/接收电路。发射/接收电路用于实现电磁转换，即电信号和电磁场信号的转换功能。具体来说，将从天线线圈接收的信号进行电磁场到内部使用的电信号的转换，以及将要发送的电信号转换为电磁场信号传输到天线线圈进行发射。信号滤波器用于进行信号滤波，抑制和消除电路中的电磁干扰，可由EMC滤波器(电磁兼容性滤波器)实现。

读卡单元，用于对IC卡的识别和对IC卡数据的读写，包括对天线单元传输过来的信号解码为内部可识别数据，以及对要发送的数据进行编码传递给天线单元。其中，包含用于读取不同类型IC卡的不同的读卡子单元，例如包括第一读卡子单元，用于读取法国INSIDE公司生产的系列IC卡；第二读卡子单元，用于读取其他的通用类型的IC卡，如华大电子公司、清华同方微电子公司、飞利浦公司生产的IC卡。不难理解，当存在不兼容前两读卡子单元的第三类型的IC卡时，还可相应的包括第三读卡子单元。设置不同的读卡子单元，是为了实现对要求不同读卡电路的不同IC卡的硬件支持。

开关单元，连接在天线单元和读卡单元之间，并与控制单元相连，用于接收控制单元的控制指令，将控制单元选择的读卡子单元接通至天线单元。

存储单元，包括协议存储子单元和加解密算法存储子单元，分别存储有不同类型的IC卡所使用的数据传输协议，不同厂商所生产的IC卡所使用的数据传输的加解密算法。

控制单元，与存储单元、读卡单元、开关单元相连，用于实现对存储单元的读取及对读卡单元、开关单元的控制。以实现从读卡单元中选取合适的读卡子单元接通至天线单元，以及从存储单元中选取合适的数据传输协议进行IC卡数据的读取和传输，以及根据从存储单元中读取的加解密算法对读取的IC卡数据进行数据解密。

接口单元，与控制单元相连，用于实现控制单元与上位机的通讯，接口单元可以包括USB接口单元、RS232接口单元，还可以包括无线接口单元，以实现通过无线的方式与远端上位机进行通讯，如可以是GPRS单元，或者蓝牙或红外线等单元。

还可包括SAM卡认证单元，与控制单元相连，用于对使用该读卡器的用户进行SAM卡权限认证，当认证通过后才允许用户以相应的权限使用该读卡器。

还可包括与控制单元相连的键盘单元，用于向读卡器输入信息，如可以是要写入IC卡的信息、传给上位机的信息、鉴权认证的信息等。

还可包括与控制单元相连的显示单元，用于将相应的信息显示给用户。

通常状态下，当读卡器进行寻卡时，读卡器的控制单元轮流依次选择各个读卡子单元、并相应的控制开关单元将选择的读卡子单元接通至天线单元，并且在使用每个读卡子单元时，从存储单元中依次读取不同的数据传输协议进行信号的发送以进行寻卡。当在寻卡的过程中接收到来自IC卡的响应信号时，则读卡器对接收的信号进行匹配识别以进行读卡。下面参见图2示出读卡器寻卡、读卡流程图，对该过程进行说明：

步骤201：从读卡单元中选取的读卡子单元使用从存储单元中选取的数据传输协议，通过天线单元发送读卡信号。

例如，控制单元可首先选取第一数据传输协议，首先选取第一读卡子单元，可设置第一读卡子单元用于读取通用类型的IC卡，该类型的IC卡使用比较广泛。

其中，天线单元发送信号过程包括：信号滤波器对来自读卡单元的信号进行滤波，再经发射/接收电路对该信号进行电信号到电磁场的转换，再通过天线线圈发送出去。

步骤202：靠近天线单元的IC卡由于电磁感应IC卡上电，并对来自天线单元的信号进行响应。

步骤203：天线单元接收IC卡的响应信号并传递给读卡单元，具体包括：天线线圈接收响应信号，并由发射/接收电路对该信号进行电磁场到电信号的转换，再经过信号滤波器滤波后传递给读卡单元。

步骤204：读卡子单元识别天线单元所传递过来的信号，具体可采用如下的子步骤：

步骤204a～204b：当前所选取的读卡子单元使用当前所选取的数据传输协议对天线单元传输过来的数据进行匹配，若可以读取出该数据，则执行步骤205，否则执行步骤204c；

步骤204c～204d：控制单元从存储单元中读取下一数据传输协议，返回步骤204a；并且，当数据传输协议全部被选取过后，则执行步骤204e；

步骤204e～204f：控制单元选取下一读卡子单元，返回步骤204a。并且，当所有读卡子单元都被选取过后，则提示用户该IC卡无法识别。

步骤205：控制单元从识别出的天线单元传输过来的数据中读取出数据中携带的厂商标识(其中，厂商标识可以置于数据的每个数据包的包头中)，控制单元从存储单元中读取出该厂商标识对应的加解密算法，并使用该算法对数据中携带的用户数据进行解密，获得用户数据。不难理解，这里虽然使用厂商标识来标识所对应的加解密算法，也可以单独设置一字节用来标识加解密算法。

目前，数据传输协议包括TYPE-A和TYPE-B两种，除了法国INSIDE公司系列IC卡需要使用特定读卡单元和TYPE-A协议进行读取外，其他厂商IC卡均为通用类型，可支持通用的读卡单元、TYPE-A或TYPE协议。因此，上述第一读卡子单元可设置为通用类型的读卡子单元、第二读卡子单元可设置为用于读取法国INSIDE公司系列IC卡的读卡子单元，第一数据传输协议可设置为TYPE-A协议，第二数据传输协议可设置为TYPE-B协议。

下面参见图4～8，示出了实现本实用新型读卡器的一具体电路图。其中：

图4是第一读卡子单元电路图，其读卡主芯片采用了MFRC531读卡芯片，该芯片AD0～AD7用于连接控制单元进行数据传输，RC531_TX1、RC531_TX1和RC531_RX端口连接至图8开关单元相同名称的相应端口。

图5是第二读卡子单元电路图，其主芯片采用了PICOREAD-RF和PICOREAD-MCU芯片，PICOREAD-RF和PICOREAD-MCU芯片通过对应的CS、M_SCK、M_SDI、M_SDOUT端子相连；PICOREAD-RF的INSIDE_TX1、INSIDE_TX2、INSIDE_RX连接至开关单元相同名称的相应端口，PICOREAD-MCU的RX_PRO、TX_PRO用于与控制单元相连。

图6是信号滤波器电路图，其中J4各端子与图7发射/接收电路的J5相应端子相连，图6左侧RX、TX1、TX2连接到图8开关单元相同名称的相应端子上。该图中电感和电容可采用如下表1示出的数值：

元件	取值范围
元件	取值范围	L1	0.8uH～2.2uH
L2	0.8uH～2.2uH	L1	0.8uH～2.2uH
L2	0.8uH～2.2uH	COa1	68pF～134pF
COa2	68pF～134pF	COa1	68pF～134pF
COa2	68pF～134pF	Cob1	68pF～134pF
Cob2	68pF～134pF	Cob1	68pF～134pF

表1

突7是发射/接收电路的电路图，如上已经描述，其J5连接到图6信号滤波器电路的J4上。该图中电阻和电容可采用如下表2示出的数值。采用本实用新型所描述的参数，则读卡器可以读取各种IC卡：

元件	取值范围
元件	取值范围	CSa1	15pF～36pF
CSb1	15pF～36pF	CSa1	15pF～36pF
CSb1	15pF～36pF	CPa1	100pF～180pF
CPa2	20pF～120pF	CPa1	100pF～180pF

CPb1	100pF～180pF
CPb1	100pF～180pF	CPb2	20pF～120pF
RSa	0Ω～1Ω	CPb2	20pF～120pF
RSa	0Ω～1Ω	RSb	0Ω～1Ω

表2

图8是开关单元的电路图，其主芯片采用了ADG888芯片。如上已经说明其端子与第一、第二读卡子单元、滤波电路相应的端子相连，此处不再赘述，其SELECT_TX、SELECT_RX用于与控制单元相连，以接收控制单元的控制指令控制相应端子的接通或断开。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种非接触式读卡器，其特征在于，包括：

天线单元，用于读卡单元与IC卡之间的信号传递；

开关单元，连接在天线单元和读卡单元之间；

控制单元，与存储单元、读卡单元、开关单元相连，用于从读卡单元中选取可使用的读卡子单元，并控制开关单元将所选取的读卡子单元接通至天线单元，以及从存储单元中读取可使用的数据传输协议和加解密算法对IC卡数据进行读取和解密；

接口单元，与控制单元相连，用于控制单元与上位机的通讯。

2.根据权利要求1所述的非接触式读卡器，其特征在于，所述天线单元包括：

依次相连的天线线圈、发射/接收电路、信号滤波器；其中：

天线线圈用于读卡器和IC卡之间电磁场信号的传递；

发射/接收电路用于进行电信号与电磁场信号的转换；

信号滤波器用于进行信号滤波。

3.根据权利要求1所述的非接触式读卡器，其特征在于，所述读卡单元子单元包括：

第一读卡子单元，用于读取法国INSIDE公司生产的IC卡；

第二读卡子单元，用于读取通用类型的IC卡。

4.根据权利要求1所述的非接触式读卡器，其特征在于，所述存储单元包括：

协议存储子单元，用于存储不同的数据传输协议；

加解密算法存储子单元，用于存储不同的数据传输加解密算法。

5.根据权利要求1所述的非接触式读卡器，其特征在于，所述接口单元包括至少以下之一：

USB接口单元、RS232接口单元、无线接口单元。

6.根据权利要求5所述的非接触式读卡器，其特征在于，所述无线接口单元包括：

GPRS单元。

7.根据权利要求1所述的非接触式读卡器，其特征在于，进一步包括：

SAM卡认证单元，与控制单元相连，用于对使用该读卡器的用户进行SAM卡权限认证。

8.根据权利要求1所述的非接触式读卡器，其特征在于，进一步包括：

键盘单元，与控制单元相连，用于向读卡器输入信息。

9.根据权利要求1所述的非接触式读卡器，其特征在于，进一步包括：

显示单元，与控制单元相连，用于将读卡器信息进行显示。