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(多图) 自动售货机IC卡收费模块的设计与应用

来源:微计算机信息/张文?? 2007年07月10日 ?? 收藏0

  1引言

  近几年,自动售货机在国内迅速普及,逐渐被越来越多的消费者所接受。自动售货机在为消费者带来方便的同时,其分布零散的特点也为经营者在监控、管理、维护等方面带来很大的不便。采用无线网络管理系统将是自动售货机行业应用发展的方向。

  比较现有的无线数据通信方式,如GSM短信、无线短波电台等,GPRS(Gerneral Packer Radio Service)的性能特点最为符合自动售货机无线网络管理系统的要求。

  (1)GPRS采用分组交换技术,每个用户可同时占用多个无线信道,同一无线信道又可以由多个用户共享,资源被有效的利用;

  (2)GPRS永远在线,按流量计费,从而提供了一种高效、低成本的无线分组数据业务。特别适用于间断的、突发性的和频繁的、点多分散、中小流量的数据传输;

  (3)国内的GPRS网络由中国移动建立维护,覆盖地域广,信号质量好。

  同时,智能IC卡的应用已十分广泛,采用IC卡收费模式对于经营者和消费者都十分便利。因此研究开发基于GPRS的自动售货机IC卡收费模块具有明显的现实意义和商业价值。

  本文主要介绍的是一款罐装食品售货机控制

器设计开发的支持GPRS的IC卡收费模块的设计及应用实现。

  2系统组网方式

  从整体角度来看,基于GPRS移动网络的自动售货系统可分为售货机终端、GSM/GPRS网络和管理中心三大块。如图1所示:

  组网方案:向中国移动申请APN专网业务,分配专用的APN并申请绑定移动内网的固定IP地址。中心用无线MODEM拨号上网,得到其内网固定IP;监控点直接向中心发起连接。中心和监控点都具有移动内网固定IP。

  此种方案中间环节少,稳定性较强,所有数据都在移动GPRS的APN内网传输,无需经过公网,安全性增强。

自动售货机无线网络管理系统结构图

  图1? 自动售货机无线网络管理系统结构图

  3? 应用开发方案

  设计开发的目的是要实现自动售货机刷卡消费并将消费信息、货品库存信息等通过GPRS上传,挂失名单、单价等信息也通过GPRS实时下传至售货机,因此设计中按功能划分了射频卡读写子模块和GPRS通讯子模块。GPRS通讯子模块直接与射频卡读写子模块连接,通过MDB协议整合入自动售货机控制器。见图2:

GPRS通讯子模块与射频卡读写子模块

  采用这种方案的优点是:射频卡子模块需要与管理中心交换的数据主要是刷卡消费纪录、货品库存、挂失名单、单价等信息,可直接由GPRS通道实现;射频卡子模块通过MDB总线实现整合,只需对其内部的SST89E554RC单片机编程增加相应子功能即可作为GPRS通讯子模块联入MDB总线的桥接器。

  4 射频卡读写子模块设计

  4.1 MIFARE卡读写子模块

  此模块核心芯片为MF530读卡芯片和支持在线编程的SST89E554RC单片机。可支持对MIFARE系列非接触式IC的操作。此模块对外的接口为标准RS232/485接口,实现了与售货机MDB总线的通讯接口。硬件框图如图3所示。

硬件框图

  4.2 MDB(Multi-Drop Bus / Internal Communication Protocol)简介

  MDB接口信号分为电源部分和通讯部分。主机VMC提供的电源为24 VDC或34 VDC 。通讯部分信号有Master Receive、Master Transmit、Communications Common,主从通讯则采用V隔离型电流环通讯方式,通讯格式为:9600 NRZ、1 Start Bit、8 Data Bits、1 Mode Bit、1 Stop Bit。射频卡读写模块的MDB地址为00010xxxB。主要的命令有Reset、 Setup、Poll、 Vend 、Reader Revalue(option)、Expansion等。MDB接口电路如图4所示。

MDB接口电路

  图4 MDB接口电路

  5 GPRS通讯子模块设计

  5.1 GPRS工作模式

  GPRS数据分组是从基站发送到SGSN(GPRS业务支持节点), SGSN与网关支持节点GGSM进行通信。GGSN对分组数据进行相应的处理,再发送到目的网络,如Internet或X.25网络。来自Internet、标识有移动台地址的IP包,由GGSN(GPRS网关支持节点)接收,再转发到SGSN,继而传送到无线终端。图5 简要描述了GPRS网络数据包的的发送与接收路径。

GPRS网络数据包的的发送与接收示意

  图5? GPRS网络数据包的的发送与接收示意

  5.2 硬件结构

  如图6所示。设计采用西门子的MC35i工业级GPRS/GSM模块,台湾华邦公司的8位单片机W77E58,外部接口采用标准串口方式。

 GPRS子模块硬件框图

  图6 GPRS子模块硬件框图


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IC卡? GPRS? 射频?

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