CN210469362U - 协议监测分析工具 - Google Patents

Abstract

本申请提供的协议监测分析工具，包括电平调整模块、波特率发生器、异步收发传输器、协议解析模块和传输存储模块；电平调整模块将机具和卡片之间的CLK管脚和IO管脚工作电压的高低电平调整为设定电压的高低电平，并发送至波特率发生器和异步收发传输器；异步收发传输器接收到设定电压的高低电平后，将其转换成字节数据流；调用协议解析模块对字节数据流进行解析得到通信数据，并发送至传输存储模块。第一模拟比较器、第二模拟比较器、波特率发生器、异步收发传输器和传输存储模块均为芯片中的硬件单元，协议解析模块为固件程序。采用本申请的技术方案，使得整个工具体积大幅度减小，结构紧凑，可以满足多种应用环境及需求，且成本低廉。

Description

协议监测分析工具

技术领域

本实用新型涉及数据通信解析技术领域，尤其涉及一种协议监测分析工具。

背景技术

智能卡(Smart Card)是内嵌有微芯片的塑料卡(通常是一张信用卡的大小)的通称。

现如今，用户通过一张智能卡便可完成通常的钥匙、身份识别、资金结算、考勤和某些控制操作，如用智能卡开启房门、智能卡就餐、购物、娱乐、会议、停车、巡更、办公、收费服务等各项活动。

智能卡或物联网卡按照ISO/IEC7816-3标准定义的接口和外部设备进行通信，而随着智能卡应用环境的多样性，出现机具和卡片兼容性问题也越来越多，迫切需要一款监测机具和卡片之间通信数据的设备，以便分析解决兼容性问题。

传统的接触式智能卡通信协议监测工具，大多使用专用集成电路 (ApplicationSpecific Integrated Circui，ASIC)实现，体积较大、价格昂贵，不便携带。

实用新型内容

本申请提供了一种协议监测分析工具，以解决上述问题，其结构紧凑，体积较小，价格便宜，方便携带，且能够支持A类工作电压(工作电压范围为4.5-5.5V)、B类工作电压(工作电压范围为2.7-3.3V)和C类工作电压(工作电压范围为1.62-1.98V)三种工作模式的智能卡。

本申请提供的协议监测分析工具，包括电平调整模块、波特率发生器、异步收发传输器UART、协议解析模块和传输存储模块；所述电平调整模块包括分压电路、第一模拟比较器和第二模拟比较器，所述分压电路设置有输入接口和输出接口，所述第一模拟比较器和第二模拟比较器均设置有正输入接口、负输入接口和输出接口；所述波特率发生器、异步收发传输器和传输存储模块均设置有输入接口和输出接口；所述分压电路的输入接口与机具为卡片供给电压的管脚连接，所述分压电路的输出接口分别与所述第一模拟比较器和第二模拟比较器的负输入接口连接；所述第一模拟比较器的正输入接口与机具和卡片之间的时钟信号CLK管脚连接，所述第二模拟比较器的正输入端与机具和卡片之间的输入输出IO管脚连接；所述波特率发生器的输入接口与所述第一模拟比较器的输出接口连接，所述异步收发传输器的输入接口与所述第二模拟比较器的输出接口连接；所述协议解析模块与所述波特率发生器和异步收发传输器的输出接口通信连接。

如上所述的协议监测分析工具，其中，优选的是，所述分压电路、第一模拟比较器和第二模拟比较器将机具和卡片之间的时钟信号CLK管脚和输入输出IO管脚工作电压的高低电平调整为设定电压的高低电平，并将所述设定电压的高低电平发送至所述波特率发生器和所述异步收发传输器；所述异步收发传输器接收到所述设定电压的高低电平后，将所述设定电压的高低电平转换成字节数据流；调用协议解析模块对所述字节数据流进行解析得到通信数据，并将通信数据发送至传输存储模块。

如上所述的协议监测分析工具，其中，优选的是，还包括模数转换器 ADC，所述模数转换器设置有输入接口和输出接口；所述模数转换器的输出接口与所述协议解析模块通信连接，所述模数转换器的输入接口与机具为卡片供给电压的管脚电连接，或者所述模数转换器的输入接口与分压电路电连接；所述模数转换器ADC用于采集机具和卡片之间的供电电压，将所述供电电压传输至所述协议解析模块；所述协议解析模块还与机具和卡片之间的复位管脚通信连接；在所述复位管脚的电平进行切换的情况下，所述模数转换器产生中断信号，所述中断信号用于复位协议解析模块；所述协议解析模块复位之后，对通信数据进行解析。

如上所述的协议监测分析工具，其中，优选的是，所述分压电路由多个电阻组成。

如上所述的协议监测分析工具，其中，优选的是，还包括通用串行总线USB接口，所述通用串行总线USB接口与所述传输存储模块的输出接口连接；所述通用串行总线USB接口用于与外部设备相连，将解析后的通信数据发送至外部终端。

如上所述的协议监测分析工具，其中，优选的是，所述外部终端为电脑或者手机。

如上所述的协议监测分析工具，其中，优选的是，还包括串行外设接口SPI，所述串行外设接口SPI与所述传输存储模块的输出接口连接。

如上所述的协议监测分析工具，其中，优选的是，还包括显示屏，所述显示屏与所述串行外设接口连接。

如上所述的协议监测分析工具，其中，优选的是，所述显示屏为有机发光二极管OLED显示屏。

本申请提供的协议监测分析工具，包括电平调整模块、波特率发生器、异步收发传输器、协议解析模块和传输存储模块；分压电路和模拟比较器将机具和卡片之间的时钟信号CLK管脚和输入输出IO管脚工作电压的高低电平调整为设定电压的高低电平，并将设定电压的高低电平发送至波特率发生器和异步收发传输器；异步收发传输器接收到设定电压的高低电平后，将设定电压的高低电平转换成字节数据流；调用协议解析模块对字节数据流进行解析得到通信数据，并将通信数据发送至传输存储模块。第一模拟比较器、第二模拟比较器、波特率发生器、异步收发传输器和传输存储模块均为芯片中的硬件单元，协议解析模块为固件程序。本申请通过分压电路和芯片的结合，一方面增强了协议监测分析工具的自适应性，另一方面，使得整个工具体积大幅度减小，结构紧凑，可以满足多种应用环境及需求，成本也较为低廉。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种协议监测分析工具的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的另一种协议监测分析工具的结构示意图。

附图标记说明：

100-电平调整模块，110-分压电路，120-第一模拟比较器，130-第二模拟比较器，200-波特率发生器，300-异步收发传输器，400-协议解析模块，500-传输存储模块，600-机具，700-卡片，800-模数转换器。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。

电线接地端(Ground，GND)

如图1所示，本实用新型实施例提供的协议监测分析工具，包括电平调整模块100、波特率发生器200、异步收发传输器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，UART)300、协议解析模块400和传输存储模块500。

电平调整模块100包括分压电路110、第一模拟比较器120和第二模拟比较器130，分压电路110设置有输入接口和输出接口，第一模拟比较器120和第二模拟比较器130均设置有正输入接口、负输入接口和输出接口；所述波特率发生器200、异步收发传输器300、协议解析模块400和传输存储模块500均设置有输入接口和输出接口。

分压电路110的输入接口与机具为卡片供给电压的管脚VCC(Volt CurrentCondenser，VCC)电连接，分压电路110的输出接口分别与第一模拟比较器120和第二模拟比较器130的负输入接口连接；第一模拟比较器 120的正输入接口与机具和卡片之间的时钟信号CLK(Clock Signal，CLK) 管脚连接，第二模拟比较器130的正输入端与机具和卡片之间的输入输出 IO(Input/Output，I/O)管脚连接；波特率发生器200的输入接口与第一模拟比较器120的输出接口连接，异步收发传输器300的输入接口与第二模拟比较器130的输出接口连接，协议解析模块400的输入接口与波特率发生器200的输出接口和异步收发传输器300的输出接口连接；传输存储模块500的输入接口与协议解析模块400的输出接口通信连接。

具体使用时，所述分压电路110和两个模拟比较器将机具和卡片之间的时钟信号CLK管脚和输入输出IO管脚工作电压的高低电平调整为设定电压的高低电平，该工作电压包括也即A类工作电压(工作电压范围为4.5-5.5V)、B类工作电压(工作电压范围为2.7-3.3V)和C类工作电压(工作电压范围为1.62-1.98V)三种，并将所述设定电压的高低电平发送至所述波特率发生器200和所述异步收发传输器300；所述异步收发传输器300 接收到所述设定电压的高低电平后，将所述设定电压的高低电平转换成字节数据流；调用协议解析模块400对所述字节数据流进行解析得到通信数据，并将通信数据发送至传输存储模块500。解析的过程为将字节数据流剔除控制字段和校验字段后得到通信数据。上述高低电平均为互补金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor，CMOS)高低电平。

本领域技术人员可以理解的是，上述所述第一模拟比较器120、第二模拟比较器130、波特率发生器200、异步收发传输器300、协议解析模块 400和传输存储模块500的功能均可由市场中常见的芯片实现。

具体地，将字节数据流中的协议控制字段、校验字段等跟用户数据无关的信息剔除，将用户信息提取出来，并将该用户信息发送至传输存储模块500。因此，本申请中在实际使用中可以采用分压电路110和芯片实现上述协议监测分析工具。具体地，分压电路110采用若干个电阻组成，上述第一模拟比较器120、第二模拟比较器130、波特率发生器200、异步收发传输器300和传输存储模块500均为芯片中的元器件。

本申请将分压电路和至少包含第一模拟比较器120、第二模拟比较器 130、波特率发生器200、异步收发传输器300和传输存储模块500的芯片，应用于协议监测分析工具中。由于仅需要少量阻容器件和普通芯片即可实现监测及传输功能，因此协议监测分析工具的体积大幅度减小，可以满足多种应用环境及需求，成本较为低廉，结构紧凑，体积较小，方便携带。

分压电路110通过分压用于调整机具600和卡片700之间的工作电压，使用时，将机具600和卡片700之间的工作电压调整为第一设定电压，本实施例中，第一设定电压可以为工作电压的二分之一；第一模拟比较器120 和第二模拟比较器130将第一设定电压转换为第二设定电压，然后分别供给波特率发生器200和异步收发传输器300使用。本实施例中，第二设定电压为3V。

由上可见，无论是A类工作电压(工作电压范围为4.5-5.5V)、B类工作电压(工作电压范围为2.7-3.3V)和C类工作电压(工作电压范围为 1.62-1.98V)工作模式的卡片700，均可以由电平调整模块100将其调整为 3V电压，因此本发明实施例提供的协议检测工具，可以供各种型号的卡片 700使用，适用性较强。

在一个实施例中，请参考图2，协议监测分析工具还包括模数转换器 800(Analog-to-Digital Converter，ADC)，模数转换器800具有输入接口和输出接口，模数转换器800的输出接口与协议解析模块400的输入接口通信连接，模数转换器800的输入接口与机具为卡片供给电压的管脚电连接，或者模数转换器800的输入接口与分压电路110电连接，模数转换器 800用于采集机具和卡片之间的供电电压，将所述供电电压传输至协议解析模块400，该供电电压最终被传输至传输存储模块500中，以便于评价机具和卡片之间的供电电压是否正常，以及机具的供电电压是否有毛刺，以及其稳定性是否良好，以便于后续可以根据评价结果调整供电电压；协议解析模块400还与机具和卡片之间的复位管脚通信连接。在所述复位管脚的电平进行切换的情况下，所述模数转换器800产生中断信号，所述中断信号用于复位协议解析模块400；所述协议解析模块400复位之后，才可以对通信数据进行解析。

上述模数转换器800获取机具600和卡片700之间的工作电压，并将其转换为数字信号电压，并将该数字信号电压传输至协议解析模块400，协议解析模块400接收到数字信号电压后，判断该数字信号电压是否高于上限电压，如果是，则后续才可以开始进行通信数据的获取和解析。实际上，上述方案为通过判断工作电压值，从而确定机具600和卡片700之间是否处于正常工作状态下，只有机具600和卡片700之间处于正常工作状态下，才可以进行通信数据的解析。

在确定机具600和卡片700之间的工作电压正常的前提下，还需要对协议解析模块400进行复位，此时才可以正式开始获取和解析机具600和卡片700之间的通信数据，从而保证解析能够正常进行，并确保解析结果准确。

请参考图2，在一个实施例中，协议监测分析工具还包括通用串行总线(UniversalSerial Bus，USB)接口，USB接口与传输存储模块500连接，用于将解析后的通信数据传输至外部终端。该USB接口可以连接电脑、手机和IPAD等外部终端，从而将解析后的通信数据传输给外部终端，便于相关工作人员查看和传输该解析后的通信数据，或者是对解析后的通信数据进行进一步的分析等。

请参考图2，在一个实施例中，协议监测分析工具还包括串行外设接口(SerialPeripheral Interface，SPI)，SPI接口与传输存储模块500连接，用于将解析后的通信数据传输至外部存储器。该SPI可以方便相关工作人员将解析后的通信数据传输至外部存储器中，以进行存储，可以供后期查看或者进一步分析使用。

请参考图2，在一个实施例中，可以将解析结果直接显示在协议监测分析工具上，因此协议监测分析工具还包括显示屏，显示屏与SPI接口连接，用于显示解析后的通信数据。该显示屏优选为有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)。机具600和卡片700之间的通信数据被解析完成之后，可以直接在显示屏上显示出来，便于相关人员查看，提高了便捷程度。

以上依据图式所示的实施例详细说明了本实用新型的构造、特征及作用效果，以上仅为本实用新型的较佳实施例，但本实用新型不以图面所示限定实施范围，凡是依照本实用新型的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本实用新型的保护范围内。

Claims (9)

1.一种协议监测分析工具，其特征在于，包括电平调整模块、波特率发生器、异步收发传输器UART、协议解析模块和传输存储模块；

所述电平调整模块包括分压电路、第一模拟比较器和第二模拟比较器，所述分压电路设置有输入接口和输出接口，所述第一模拟比较器和第二模拟比较器均设置有正输入接口、负输入接口和输出接口；

所述波特率发生器、异步收发传输器和传输存储模块均设置有输入接口和输出接口；

所述分压电路的输入接口与机具为卡片供给电压的管脚连接，所述分压电路的输出接口分别与所述第一模拟比较器和第二模拟比较器的负输入接口连接；所述第一模拟比较器的正输入接口与机具和卡片之间的时钟信号CLK管脚连接，所述第二模拟比较器的正输入端与机具和卡片之间的输入输出IO管脚连接；所述波特率发生器的输入接口与所述第一模拟比较器的输出接口连接，所述异步收发传输器的输入接口与所述第二模拟比较器的输出接口连接；所述协议解析模块与所述波特率发生器和异步收发传输器的输出接口通信连接。

2.根据权利要求1所述的协议监测分析工具，其特征在于，所述分压电路、第一模拟比较器和第二模拟比较器将机具和卡片之间的时钟信号CLK管脚和输入输出IO管脚工作电压的高低电平调整为设定电压的高低电平，并将所述设定电压的高低电平发送至所述波特率发生器和所述异步收发传输器；所述异步收发传输器接收到所述设定电压的高低电平后，将所述设定电压的高低电平转换成字节数据流；调用协议解析模块对所述字节数据流进行解析得到通信数据，并将通信数据发送至传输存储模块。

3.根据权利要求1所述的协议监测分析工具，其特征在于，还包括模数转换器ADC，所述模数转换器设置有输入接口和输出接口；所述模数转换器的输出接口与所述协议解析模块通信连接，所述模数转换器的输入接口与机具为卡片供给电压的管脚电连接，或者所述模数转换器的输入接口与分压电路电连接；所述模数转换器ADC用于采集机具和卡片之间的供电电压，将所述供电电压传输至所述协议解析模块；所述协议解析模块还与机具和卡片之间的复位管脚通信连接；

在所述复位管脚的电平进行切换的情况下，所述模数转换器产生中断信号，所述中断信号用于复位协议解析模块；所述协议解析模块复位之后，对通信数据进行解析。

4.根据权利要求1所述的协议监测分析工具，其特征在于，所述分压电路由多个电阻组成。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的协议监测分析工具，其特征在于，还包括通用串行总线USB接口，所述通用串行总线USB接口与所述传输存储模块的输出接口连接；所述通用串行总线USB接口用于与外部设备相连，将解析后的通信数据发送至外部终端。

6.根据权利要求5所述的协议监测分析工具，其特征在于，所述外部终端为电脑或者手机。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的协议监测分析工具，其特征在于，还包括串行外设接口SPI，所述串行外设接口SPI与所述传输存储模块的输出接口连接。

8.根据权利要求7所述的协议监测分析工具，其特征在于，还包括显示屏，所述显示屏与所述串行外设接口连接。

9.根据权利要求8所述的协议监测分析工具，其特征在于，所述显示屏为有机发光二极管OLED显示屏。

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