TI Designs磁条卡读卡器方案介绍

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大家好 今天给大家介绍一下德州仪器推出的 银行卡读卡器的一个解决方案 首先 我们来介绍一下 这个读卡器的系统框图 从左上角的图片可以看出 这个系统实际上是包括 一个读卡器 这个读卡器就是我们平常所用到的用来读取银行卡的这么一个小设备 它体积很小 那同时呢 它还需要一台智能手机 通过智能手机 它的耳机插孔和这个读卡器相连接 当我们刷卡的时候 就能把IC卡上面的 数据信息 全部读到手机的APPS里面 从而实现诸如银行账号之类的数据交换 从而进一步实现网银支付等等这样一些功能 从下面的系统框图我们可以看出来 整个系统是非常简洁的 它的主要的芯片呢 采用的低功耗的MSP430 这么一个芯片 它是一个(听不清)的一个芯片 这个芯片的特点呢 就是首先是功耗比较低 第二个呢就是它的体积很小 那么当然了 它的成本比较低一些 除了MCU 系统里面还需要一颗运放 这个运放也是德州仪器 生产的单通道运放 这个运放用来调整磁头(听不清?)的信号 将磁头(听不请?)的电流型号转换成我们的MCO的ADC 所能够识别的电压信号 并且进一步由MCO的内部的(听不清)功能将磁头信号转换为系列的数字信号 再把这些数字信号 这个数字信号实际现在已经是账户信号 数字 就是一些阿拉伯数字 把这些阿拉伯数字通过MCO的GPLO口传送到手机端 智能手机端根据这个自费信息 来进行下一步的网银操作 整个系统使用一颗纽扣电池供电 无论是CR2032还是CR2016 都可以提供系统稳定可靠的工作 那在我们实际方案中我们使用的是CR2016 那么体积呢比现在图上的这个更小一些 这里让我们再来看一下原理图 因为前面我们已经说了 这整个系统非常的简洁 这个简洁带来的好处是什么呢? 首先这个系统的成本非常的低 大家可以看到 它总共就一个MCO加一个单通道运放 再加上一些阻容原件(听不清?)和接插件(听不清?) 所以它的总体成本是非常低的 第二个就是说它可以带来更低的功耗 当然低功耗这和我们的低功耗的MSP430(听不清)和MCO有很大的关系 同时我们选用的OPA348这样一颗运放也能够提供这么一个比较低的系统功耗 那我们首先看一下MCO这一段 MCO这一段实际上它用到的信号 很少 实际上它只用到了一个ADC 那么几个L(听不清?)口 本事它是不需要外置的晶体(听不清?)就能够工作的 它使用内部的计算器(听不清?)来工作 运放的这一块调理电路中呢 我们是使用了 大家可以看到MAC2(听不清?)这个网络表的标号 实际上就是接到了我们这个MCO的ADC 那么磁头信号呢 是通过ME 这个接插件(听不清?) 直接将磁头链接在运放的输入端(听不清?) 经过这样的调理之后呢 这个模拟信号就直接反馈到我们的MCO的ADC接口 也就是MAC2接口 也就是 这个 MAC2这端 那么通过内部ADC采样 它转换 那么把磁条上的模拟信号转换成我们内部可以识别的数字信号 最终再把这个数字信号转换成 上了街可以识别的 一些真正的阿拉伯数字 这样的一个银行卡的编码信号 值得一提的是 这个运放使用的是430来作为它的电源 430是这个运放电源提供者 这样做的目的是也为了在待机的时候 能够节省最大的电力 延长我们电池的使用寿命 通信这一块是使用MCO的GPI口 那直接通过一个阻容耦合 耦合到智能手机的麦克风 就是智能手机的麦克风这一端 大家知道麦克风 就是智能手机的这个耳机插孔里面是有左右声道 以及麦克风 还有一根地线 所以我们在这个应用里仅仅使用了 麦克风这个信号 那么这个信号的传输方向呢 就是从MCO传到智能手机 这个原理图上的其他接口都是调试接口(听不清?) 电池接口 总共就是这么多资源 那让我们简单的看一下PCBA(听不清?)是长什么样的 前面也说了 因为我们原件少 除了成本低 功耗低 那么它还有一个好处是它可以做得很小 很小的这样的一个尺寸 大家可以看出来我们这个BZB(听不清?)上 它实际上用的封装呢都是很大的 都是0805这样一个封装 或者0204这样一个封装已经足够放下我们所以器械(听不清?)了 那中间这部分呢 这两个比较大的一些的孔 就是我们装磁头的位置 下面呢就是装麦克风的连线 大家可以从右边的这个图看出来整个读卡器的尺寸是非常小的 它本身和这个纽扣电池2016 尺寸是差不多大的 前面我们已经介绍过我们手机的耳机插孔 现在智能手机都是有四根线的 大部分安卓手机 型号的信号的排列(听不清?)是这样的 最里面这个环 它是麦克风 第二个环是D(听不清?) 剩下的其他两个环呢是左右声道 在我们这个英文里头呢 并没有用到左右声道 这就是说手机的音频输出我们是不关心的 我们仅仅是通过我们的MCO 把信号发送给智能手机的麦克风输入 麦克风的输入呢 (听不清)发出的仅仅是一些方波信号(听不清?) 我们用方波信号来代表我们通讯中所需要的0 1 这也可以说是一种串行的一种信号 0和1的区分 通过频率来区分的 就是说在我们0这种信号呢 和我们这次测试的信号的频率 将近一兆赫兹(听不清?)这么个样子 1的信号呢 是一个比较宽的一个脉冲 前面是通讯方式 现在在简单介绍一下 我们是如何把磁条卡上的磁信号转换成我们的数字信号的 我们ISO-7811这个协议 规定了对IC卡 IC卡不是我们现在说的智能卡 而是Magnetic identification card (听不清?)这种识别卡 磁性识别卡 这么一个 做得一个标准遵循了ISO-7811这么一个标准 首先它要有三个磁道 我们这个应用只针对第二个磁道 它只能读取第二个磁道 因为磁头就是单磁道 那在磁头上呢 肯定存储的都是磁场内件以及磁粉的一些信号 那我们通过磁头 把这些磁粉的方向呢 把这些信号取出来 实际上它是一个电流信号 通过ADC (听不清)运放呢 把这些电流信号转换成一个波形 一个电压信号 电压信号进过我们内部的ADC采样以后 我们就把它还原成一些数字信号 大家可以看 还原后的数字信号实际上和我们前面介绍的数字模型是非常相似的 相当于一种变频率的 这么一种信号 最终呢我们把这种变频率的这种零压信号 再解释成ISO-7811所规定的这些字符信号 通过这么一个过程 我们就把磁感上的一些模拟的信号转换成实际的 我们在智能手机端当中 可以得到的这么一连串数字 整体设计呢 因为我们的应用主要使用的是电池供电 我们希望它能用很多年 至少你存放也能存放几年时间 因为这是不可换电池的 所以功耗设计 低功耗设计对我们这个应用尤其非常重要 所以在我们整个软件系统在开发的过程中呢我们实际上是有几个状态 一个是这个读卡条 读卡器它是有一个待机状态 待机状态呢 实际它是真正的在休眠 是最高规格的430的这么一个休眠 那在休眠的时候呢 它当然也会定时唤醒 唤醒 自己是不是被插在智能手机上的 如果插在手机上的时候呢 那么它的状态将被切换成Idle这个 我们一个空闲状态 那这个空闲状态 如果大家把它插到耳机上有的时候忘了拿下来 如果让它在这种状态下 它也会浪费很多电 所以在一段时间内呢 如果没有进一步操作 也就是说没有刷卡的话 它会自动进入待机 就再从新回到一个锁定状态 这个时候再刷卡是没有用的 所以要解除这个锁定状态呢 要用户把这个读卡头 拔下来 再插上 拔下来 在锁定状态下拔下来呢 它又回到了Standby这个状态 那么在Idle这种状态呢 刷卡的话它会自动检测到这个动作 自动就进入了解码这个状态 当卡片刷过去解码状态结束 它又重新回到了Idle状态 这几种状态 功耗是不同的 在第一种状态 Standby和Locked的状态基本相同 它的功耗是非常低的 在Idle状态呢那可能就是几百微安(听不清?)这样一个级别 在解码这样的状态它应该是毫安这么一个功耗 大家也知道我们刷卡速度非常快 基本上也就是一秒钟之内 到两秒钟之内 除非你刷得非常快 就一两秒你就刷完了 所以这样一个设计保证了我们系统总是处于一种低功耗的这么一种模式 从而大大延长了电池的使用寿命 那下面我们有一个实际的测试数据 在这个测试数据中 大家可以看到 系统在Standby这样一个过程中 状态中呢 它的 始终运营在一兆赫兹 它的平均电流 我们通过幅度可得 一个 电流表测过 它的平均电流在一微安 但是 因为它每隔一秒钟会唤醒一次 那在唤醒的这个过程中呢 大概消耗了656微安 大概可能会花几个微秒 那这样一个过程呢占了我们平均电流在Standby的时候就是一微安左右 这是从电流表测出来的实际数据 在Idle状态呢 它已经工作 但它没有在解码 那它的平均电流在四百微安 它的最高电流呢 是780微安 当然在解码的时候呢 它消耗的电流是1.75毫安 就是平均电流 当然这个时间很短 我们刚刚在前面已经说过 就在一两秒之内甚至一秒之内就已经刷过去了 分值电流不超过两毫安 这对我们的纽扣电池来说非常重要 因为纽扣电池的最大输出电流 它的能力是有限制的 所以这样一个电力的消耗 对于我们纽扣电池是非常合适的 最后一个在锁定状态 它和我们Standby基本是相同的 那么这就是我们德州仪器提供的 这么一个方案的 整体的一个情况
课程介绍 共计1课时,14分57秒

TI Designs磁条卡读卡器方案—方案介绍

TI TI Designs 读卡器 磁条卡 解决方案 工业控制

TI Designs磁条卡读卡器方案介绍

讲师

讲师: 蒋南

毕业于西安电子科技大学计算机系,于2009年加入德州仪器半导体技术(上海)有限公司MCU团队,负责德州仪器MCU系列芯片在中国的技术支持, 系统方案设计以及技术培训。

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