基于交通一卡通的小额支付POS机研究与实现

摘要

随着交通一卡通的逐步验证推广，基于交通卡的小额支付POS机的需求也在大幅度增长。小额支付POS机是对购买的服务或商品进行财务支付，完成缴费、购物、银行转账等商业活动。当前半导体、嵌入式、互联网、无线通信等新技术的发展，使POS机开始走向集成化、小型化和多元化。
　　在此背景下，本课题对基于交通一卡通的小额支付的POS机进行需求分析，结合网络技术、RFID技术、移动通讯技术，具体设计规划了小额支付POS机的软、硬件整体框架，其中硬件设计以STM32为微处理器，射频部分使用MFRC522读写Ml卡、CPU卡，接触式IC卡部分使用TDA8024TT芯片控制PSAM卡，打印机部分采用富士通FTP-62DMCL101微型热敏打印机打印票据，无线通信模块采用SIM900A GPRS通信模块实现APP的远程升级以及应用交易数据和黑名单数据的上传下载。软件设计采用模块化设计思想，主要包括硬件驱动程序设计和应用程序设计，驱动程序设计包括各硬件接口模块驱动实现、FATFS小型文件系统的移植和USB复合设备的实现，以及基于串口、USB、GPRS的IAP固件在线升级功能实现;应用程序的设计，包括业务消费交易流程设计、人机交互软件设计等。
　　论文的研究工作可以归纳为以下四个方面:
　　1、以超低功耗、高性价比STM32微处理器为核心，设计了POS机的硬件总体方案，完成电路设计，并完成最终的PCB布板、元器件焊接与初步硬件调试;
　　2、针对不同的数据传输方案，设计了标准串口、USB、GPRS的通信帧格式，实现POS机的在线升级;
　　3、理解IS07816协议的基础上完成对PSAM卡驱动层设计，实现了POS机密钥安全访问和双向认证功能;
　　4、在POS机终端实现充值、消费、历史记录打印、远程消费管理等功能;
　　最后经过测试证明，所设计的POS机能够稳定可靠的工作，运行过程中，POS机与卡通信的时间、功耗等各类指标均达到预期的设计目标。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 研究的背景及意义

1．2 本课题的主要研究内容

1．3 本论文的组织结构

1．4 本章小结

第二章 系统需求分析和总体设计

2．1 嵌入式系统开发流程

2．2 系统设计需求分析

2．2．1 无线POS机设计原则

2．2．2 无线POS机网络拓扑结构图

2．2．3 无线POS机功能需求

2．3 系统总体设计架构

2．4 系统技术指标

2．5 本章小结

第三章 系统硬件电路设计

3．1 微控制器概述与最小系统设计

3．2 电源管理模块设计

3．2．1 MP2303电压调节模块电路

3．2．2 LTl513充电控制模块电路

3．3 存储模块电路设计

3．4 人机交互电路设计

3．4．1 键盘接口模块设计

3．4．2 LCD显示模块设计

3．4．3 热敏打印模块设计

3．5 射频读写模块电路设计

3．5．1 射频读写芯片介绍

3．5．2 天线模块电路设计

3．6 接触式IC卡模块电路设计

3．7 GPRS通讯模块电路设计

3．8 仿真调试模块

3．8．1 串口电路设计

3．8．2 调试下载模块

3．8．3 USB接口设计

3．9 本章小结

第四章 系统软件设计

4．1 系统软件结构设计

4．1．1 程序的主流程设计

4．2 引导程序设计与实现

4．2．1 IAP在线升级设计

4．2．2 Fatfs文件系统

4．3 人机交互软件设计与实现

4．3．1 主界面设计

4．3．2 屏幕显示驱动程序设计

4．3．3 热敏打印机驱动程序设计

4．3．4 键盘驱动程序设计

4．4 无线POS机刷卡设计与实现

4．4．1 PSAM驱动程序设计

4．4．2 射频驱动程序设计

4．5 无线POS机消费交易流程实现

4．6 无线POS机GPRS数据传输的实现

4．7 USB复合设备的实现

4．8 本章小结

第五章 系统集成与验证

5．1 硬件测试

5．2 软件测试

5．3 系统验证

5．3．1 验证主界面

5．3．2 操作接口指令

5．3 系统调试结果

第六章 总结与展望

6．1 本文工作总结

6．2 下一步工作展望

参考文献

声明

致谢