基于stm32无线刷卡终端设计及实现

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1、基于STM32无线刷卡终端设计及实现【摘要】为了满足移动刷卡数据实时传输的需求，本文设计了基于STM32单片机和GPRS无线传输的刷卡终端。本设计以支持ISO7816-3智能卡接口协议的STM32F103RCT6.大容量SPIFlash、GPRS无线模块和MFRC522非接触式读写卡芯片进行相关的硬件设计，使用ke订和ucos嵌入式实时系统进行应用软件的开发。经过实际的验证和测试，结果证明该无线刷卡终端可以可靠的实现公交卡的读写操作和GPRS传输，可以应用于公交车等移动刷卡领域。【关键词】STM32；G

2、PRS；智能卡;SPIFlash1.引言目前市场上使用的刷卡器大多采用单片机、读卡器、本地存储和串口集中采集的方式，其数据实时性和使用方便性均受到很大限制。比如公交卡挂失后需要在全市的公交车刷卡终端中把挂失卡均列入黑名单，才能完全禁止该卡在市场使用，由于当前集中更新刷卡器的数据需要一定时间周期，在未完全更新全市的刷卡机钱，挂失卡仍然可能被消费，从而使丢卡客户遭受金钱上的损失。不仅如此，挂失卡在解卡时同样需要经历数据更新的周期，也限制了用户在解卡后不能立即使用，一定程度上影响刷卡付费的便利性。随着网络资费

3、，无线GPRS无线传输的降低已经成为一种高效、永远在线、按流量收费价格低廉的无线通讯方式。本文针对当前公交智能卡刷卡终端的刷卡应用，设计了基于STM32F103RCT6和GPRS的刷卡终端系统，该系统选用的STM32F103RCT6基于CortexM3内核，拥有256K的片内Flash和48KRAM,支持I2C,SPI,USART串行接口，完全可以满足本系统需求。此外，系统集成的GPRS功能，除了用来和控制中心进行数据通信外，还可以给平台提供刷卡时间信息、司机信工号信息和刷卡的车辆信息，从而控制中心可以

4、根据该信息统计各个公交线路在一时间段内的客流量。2•系统总体设计该刷卡终端的系统总体结构图如图1所示。该结构图描述了该系统的功能模块结构和各模块之间的传递关系。最核心的部分是MCU,完成其它所有模块的协调控制。MCU通过控制射频卡读写芯片实现对非接触式IC卡的读写控制；刷卡交易信息全部在本地大容量存储器备份存储；PSAM卡用于进行终端机信息的加密，采用银联的标准加密体系；语音IC用于播报刷卡结果；RS232接口用于外接PC机或者其它串行设备，用于升级程序、读取刷卡交易记录、更新刷卡黑名单等功能，作为GP

5、RS通信失败情况时的一种备用手段；GPRS用来完成MCU和控制中心之间的通信，用于上传刷卡交易记录、下载更新刷卡黑名单等功能。3.硬件设计综合考虑系统的功能需求和性能要求，本系统的MCU选用STM32103RCT6理器作为核心控制器，以西门子公司的MC55模块作为GPRS通信模块，射频卡读写芯片采用NXP的低电压、低成本、体积小的非接触式读写卡芯片MFRC522,使用广州唯创电子的WT588D语音芯片实现语音播报控制。3.1MCU核心电路设计本设计采用的STM32103RCT6为ST公司的增强型Cort

6、ex-M3内核系列单片机，最高允许频率可达72M,48KRAM,256KFlash,64引脚LQFP封装。自带USBDevice.3个串口、SPI接口和IIC接口，可以满足本系统丰富外设的接口需求，同时系统自带RTC、看门狗等实用模块，RTC可以为系统的数据运行提供时间标记，看门狗可以保证系统稳定运行。系统MCU部分硬件原理图如图2所示。图2中8M晶振为系统主晶振，可以经过MCU内部倍频到72M为其它外设提供时钟频率，32.768K的晶振为RTC模块专用晶振，J3为单片机提供启动方式选择，当BOOTO为

7、高时，从片内ISP区域开始运行，当BOOTO为低时从应用程序区域开始运行。CN1是SW调试接口用于在前期开发调试程序时可以断点跟踪调试，提升程序开发的效率。U6的CAT809S是外部MCU监控芯片，是为了保证MCU在不稳定的车载电源系统中可靠的进行上电复位。电容C45-C52均是电源滤波电容和去耦电容，布板时分别放在MCU5个电源信号线上，增强MCU电源的稳定性。为了保证系统外部电源掉电时RTC时间不间断，系统增加了备份电源，图2中的B1采用3V纽扣锂电池，当外部VCC掉电时，电池供电才会起作用，并且仅

8、给MCU供电，从而可以保证锂电池的使用寿命最大可达5年以上。3.2射频读写模块电路MFRC522是高度集成的非接触式读写卡芯片，使用外部27.12M的晶振提供时钟频率。此模块利用调制解调的原理，并把调制解调功能集成到各种非接触式通讯方式和协议中，支持IS014443A/MIFARE,该芯片的内部发送器部分可驱动读写器天线与IS014443A/MIFARE卡和应答机的通信，无需其它的电路。接收器部分提供一个功能强大和高效的解调和译码电路，用来