CN209447184U

CN209447184U - 一种轨道交通国密读写器

Info

Publication number: CN209447184U
Application number: CN201920503881.7U
Authority: CN
Inventors: 宋士强; 张华成; 宋伟; 王育斌; 冯旭鹏
Original assignee: Beijing Bii-Erg Transportation Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Bii-Erg Transportation Technology Co Ltd
Priority date: 2019-04-13
Filing date: 2019-04-13
Publication date: 2019-09-27
Anticipated expiration: 2029-04-13

Abstract

本实用新型公开了一种轨道交通国密读写器，包括：主控模块；HDMI显示模块，与主控模块连接；SATA模块，与主控模块连接；USB模块，与主控模块连接；RGMII模块，与主控模块连接；代码存储模块，与主控模块连接；FM15160国密安全模块，与主控模块连接；射频模块，与主控模块连接；音频模块，与主控模块连接；RTC模块，与主控模块连接。本实用新型支持国产密钥的读写器在软件性能实现比较快而且大大保护了数据处理的安全。另外，读写器中各个芯片布局优化后，即紧凑又合理，减小了读写器体积。

Description

一种轨道交通国密读写器

技术领域

本实用新型涉及轨道交通技术领域，尤其涉及一种轨道交通国密读写器。

背景技术

随着地铁线路的增加，轨道交通的重要性越来越凸显。在轨道交通售检票系统工作中，包括由票卡到读写器，读写器到终端设备之间一个票卡数据处理和数据传送的过程。目前售检票系统使用的读写器是通过DES(对称密码算法)来对票卡数据进行加密和解密。具体过程是读写器与非接触IC卡之间通过双向认证机制确保交易的合法性，其中双向认证方法通过内置在SAM上的安全机制，采用DES加密算法和随机数结合，数据通信符合ISO9798-4的要求，通信错误自动侦测，保证车票访问的安全性。

然而，对称密码就是加密密钥能够从解密密钥中推算出来，反过来也成立，密钥较短，加密处理简单，数据处理的安全级别比较低。另外，现有读写器的各个芯片布局较松散，使读写器体积较大。

实用新型内容

为了解决背景技术中存在的技术问题，本实用新型提出了一种轨道交通国密读写器，以克服现有技术中读写器安全级别低，体积较大的问题。

本实用新型提出的一种轨道交通国密读写器，包括：

主控模块；

HDMI显示模块，与主控模块连接；

SATA模块，与主控模块连接；

USB模块，与主控模块连接；

RGMII模块，与主控模块连接；

代码存储模块，与主控模块连接；

FM15160国密安全模块，与主控模块连接；

射频模块，与主控模块连接；

音频模块，与主控模块连接；

RTC模块，与主控模块连接。

优选地，还包括：

串口接口模块，与主控模块连接。

优选地，还包括：指示灯接口模块，与主控模块连接。

优选地，还包括：外接板卡接口模块，与主控模块连接。

优选地，还包括：SPI接口模块，与主控模块连接。

优选地，还包括：I2C接口模块，与主控模块连接。

优选地，还包括：时钟接口模块，与主控模块连接。

优选地，还包括绝缘外壳；

主控模块设置在绝缘外壳底部的中央位置；

从俯视角度看：

HDMI显示模块、SATA模块和USB模块，分别设置在主控模块右侧，从上至下依次排列；

RGMII模块、代码存储模块和SDRAM存储器分别设置在主控模块左侧，从上至下依次排列；

FM15160国密安全模块和射频模块分别设置在主控模块上侧，从左至右依次排列；

音频模块和RTC模块分别设置在主控模块下侧，从左至右依次排列。

本实用新型中，用国密芯片取代原有的国际芯片对数据进行加解密，在售检票系统中售票、检票、充值、补票等功能在软件性能实现和硬件实现都比较快而且大大保护了数据处理的安全。国密算法(SM4)的密钥长度分组长度128比特，因此在安全性上高于DES算法。支持国产密钥的读写器在软件性能实现比较快而且大大保护了数据处理的安全。另外，读写器中各个芯片布局优化后，即紧凑又合理，减小了读写器体积。

附图说明

图1为本实用新型实施例1提出的轨道交通国密读写器结构图；

图2为本实用新型实施例中HDMI显示模块与外部显示设备通信结构图；

图3为本实用新型实施例中USB接口连接示意图；

图4为本实用新型实施例中RGMII接口连接示意图；

图5为本实用新型实施例中FM15160国密安全模快接口连接示意图；

图6为本实用新型实施例中音频模块的对外接口示意图。

具体实施方式

本实用新型实施例1提出了一种轨道交通国密读写器，如图1所示，包括：

主控模块10，用于调取代码存储模块60中的程序和数据，通过SDRAM存储器150运行调取的程序和数据，然后根据预设的指示发出读写命令，本实用新型中的主控模块10可以为IMX6Q应用处理器。

HDMI(High Definition Multimedia，高清晰度多媒体接口)显示模块20，与主控模块10连接，用于与外部显示设备通信，HDMI显示模块与外部显示设备接口连接如图2所示。HDMI可以提供高达5Gbps的数据传输带宽，传送无压缩的音频信号及高分辨率视频信号；同时无需在信号传送前进行数\模或者模\数转换，保证最高质量的影音信号传送；另外，HDMI的设备具有“即插即用”的特点，信号源和显示设备之间会自动进行“协商”，自动选择最合适的视频格式。本实用新型中HDMI显示模块20可以选用19针HDMI A型接口。

SATA(Serial Advanced Technology Attachment，串行ATA接口)模块30，与主控模块10连接，用于读写器和多个存储设备之间的数据传输。

USB模块40，与主控模块10连接，用于连接外部USB设备；例如，通过USB-HU芯片FE1.1S扩展的4路USBHOST接口，可外接USB-WIFI模块、USB蓝牙模块、USB键盘鼠标、U盘等USB设备；同时还连接一个OTG的USB接口，可以在没有额外存储卡的情况下，进行数据的传输。USB接口连接如图3所示。

RGMII(Reduced Gigabit Media Independent Interface，吉比特介质独立接口)模块50，与主控模块10连接，用于供外部网络使用PHY芯片RTL8211E-VB和IMX6Q内部集成的以太网MAC层直接相连接实现网络访问。其中，RTL8211E-VB作为网卡，工作在千兆模式，为数据、版本信息更新提供服务。RTL8211E是一款48-pin的QFN封装的PHY芯片，支持3.3v和2.5v的RGMII接口，速率支持10Base-T、100Base-T、1000Base-T三种；支持片25MHz或者50MHz外部时钟供应；该芯片为MAC提供125MHz的时钟源；提供两个网络状态指示灯；支持link down的省电模式。RGMII接口连接如图4所示。

代码存储模块60，与主控模块10连接，用于存储代码和数据，并提供标准接口、管理闪存；代码存储模块60可以使用eMMC代码模块，具有一个内部控制器，相对NAND Flash而言设计和使用起来简便，同时价格便宜。

FM15160国密安全模块70，与主控模块10连接，用于数据的加解密；通过USB芯片进行数据转换，以实现数据的通讯。FM15160国密安全模块接口连接如图5所示。

射频模块80，与主控模块10连接，用于对射频卡进行识别读取，以完成各种交易；具体为：由射频模块80向射频卡发射出射频信号，当射频卡接收到该射频信号，将会反馈射频卡内的信息给射频模块80，射频模块80接收到射频卡内的信息后反馈给主控模块10。

音频模块90，与主控模块10连接，用于提供提示音以及语音播报；例如，采用Wolfson Microelectronics音频转换芯片WM8960实现。音频接口如图6所示。

RTC模块100，与主控模块10连接，用于在外部电源断电之后继续为系统RTC供电，以确保系统时钟的正确有效。

本实用新型的轨道交通国密读写器，设有绝缘外壳。主控模块10设置在绝缘外壳底部的中央位置；从俯视角度看：HDMI显示模块20、SATA模块30和USB模块40，分别设置在主控模块10右侧，从上至下依次排列；RGMII模块50、代码存储模块60和SDRAM存储器150分别设置在主控模块10左侧，从上至下依次排列；FM15160国密安全模块70和射频模块80分别设置在主控模块10上侧，从左至右依次排列；音频模块90和RTC模块100分别设置在主控模块10下侧，从左至右依次排列。由于将各器件布局在一个平面上，压缩了空间，减小了国密读写器的体积，绝缘外壳可以为一个扁的立方体盒子；另外通过设置绝缘外壳，降低了电磁及信号干扰，避免出现信号误判断产生的误操作。

优选地，本实用新型实施例中还包括：

串口接口模块，与主控模块10连接，使用四组串口，其中三组为RS232协议，另外一组为RS485/RS422协议；一组RS232为调试接口，一组RS232用于提取存储数据，另外两组备用。

指示灯接口模块，与主控模块10连接，用于连接指示灯；有三个指示灯D16、D17、D18，其中D16用于指示5v上电成功，另外两个暂未定义。

外接板卡接口模块，与主控模块10连接，板卡上存储密钥的PSAM卡槽是位于另外一个小板卡上，设计中通过母板上的接插件连接到子板上，具体为母板上的J18和J3分别和子板上的J1和J3进行连接，其中J18和J1连接用来和I.MX6Q处理器建立通信，而J3和J3的连接则是boot模式的选择。

SPI接口模块，与主控模块10连接，使用到了两组SPI总线，其中一组是用来对FM15160进行配置，另外一组是用来对MFRC531进行管理配置，因为有两个MFRC531公用一组SPI总线，所以使用了两个IO口对片选信号进行选通。

I2C接口模块，与主控模块10连接，共有两组I2C总线，一组用于连接LCD显示屏，用来对LCD进行配置；另一组是音频WM8960和高清视频口HDMI公用，主要作用也是用来进行参数数据配置。

时钟接口模块，与主控模块10连接，有24MHz、12MHz、25MHz、13.56MHz、32.768KHz等时钟信号，全部采用晶振直连的方式实现。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种轨道交通国密读写器，其特征在于，包括：

主控模块(10)；

HDMI显示模块(20)，与主控模块(10)连接；

SATA模块(30)，与主控模块(10)连接；

USB模块(40)，与主控模块(10)连接；

RGMII模块(50)，与主控模块(10)连接；

代码存储模块(60)，与主控模块(10)连接；

FM15160国密安全模块(70)，与主控模块(10)连接；

射频模块(80)，与主控模块(10)连接；

音频模块(90)，与主控模块(10)连接；

RTC模块(100)，与主控模块(10)连接。

2.根据权利要求1所述的轨道交通国密读写器，其特征在于，还包括：

串口接口模块，与主控模块(10)连接。

3.根据权利要求1所述的轨道交通国密读写器，其特征在于，还包括：指示灯接口模块，与主控模块(10)连接。

4.根据权利要求1所述的轨道交通国密读写器，其特征在于，还包括：外接板卡接口模块，与主控模块(10)连接。

5.根据权利要求1所述的轨道交通国密读写器，其特征在于，还包括：SPI接口模块，与主控模块(10)连接。

6.根据权利要求1所述的轨道交通国密读写器，其特征在于，还包括：I2C接口模块，与主控模块(10)连接。

7.根据权利要求1所述的轨道交通国密读写器，其特征在于，还包括：时钟接口模块，与主控模块(10)连接。

8.根据权利要求1所述的轨道交通国密读写器，其特征在于，还包括绝缘外壳；

主控模块(10)设置在绝缘外壳底部的中央位置；

从俯视角度看：

HDMI显示模块(20)、SATA模块(30)和USB模块(40)，分别设置在主控模块(10)右侧，从上至下依次排列；

RGMII模块(50)、代码存储模块(60)和SDRAM存储器(150)分别设置在主控模块(10)左侧，从上至下依次排列；

FM15160国密安全模块(70)和射频模块(80)分别设置在主控模块(10)上侧，从左至右依次排列；

音频模块(90)和RTC模块(100)分别设置在主控模块(10)下侧，从左至右依次排列。