基于STM32的稅控器方案

　　M41T83是一款提供出廠前校準(zhǔn)的串行實(shí)時(shí)時(shí)鐘(RTC)芯片(圖4)，包括一個(gè)400kHz的I2C接口、模擬校準(zhǔn)、一個(gè)可編程的自動(dòng)重載計(jì)數(shù)器/計(jì)時(shí)器和兩個(gè)鬧鈴。它采用內(nèi)建晶體的封裝，提前校準(zhǔn)精度大約為5ppm，利用一個(gè)一次性可編程(OTP)寄存器，可以在工廠測(cè)試期間微調(diào)片上32.768kHz振蕩器的內(nèi)部負(fù)載電容，確保這些產(chǎn)品每月計(jì)時(shí)精確度在12s內(nèi)。另外，當(dāng)電源電壓VCC斷開時(shí)，芯片會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)接備用電源，備用電流低至450nA(典型值)，還有一個(gè)內(nèi)置電池監(jiān)控器負(fù)責(zé)檢查備用電源電壓，當(dāng)需要更換電池時(shí)發(fā)出提示信號(hào)。在電源恢復(fù)后產(chǎn)生200ms的復(fù)位信號(hào)，這個(gè)上電復(fù)位/低壓檢測(cè)功能可以為設(shè)計(jì)工程師節(jié)省一個(gè)獨(dú)立的板上復(fù)位IC。ST還應(yīng)不同客戶應(yīng)用的需要，提供M41T82的低價(jià)解決方案：去掉了看門狗、方波信號(hào)發(fā)生器和鬧鈴提醒功能，但是保留了400kHz I2C總線接口、模擬用戶校準(zhǔn)、電源切換高精度電壓參考管、電池監(jiān)控器、12字節(jié)的NVRAM和復(fù)位輸出，并采用占位很小的8引腳SOIC低價(jià)封裝。

● 電源管理

　　整個(gè)系統(tǒng)可以通過USB連接PC供電或通過板上的插座外接電源供電。另外設(shè)計(jì)了專用的電壓檢測(cè)電路對(duì)外部供電進(jìn)行監(jiān)控，并采用一個(gè)2.7V、3.3F的電容作為外部供電停止后的備用電源，保證當(dāng)前稅控流程的完整，防止操作中數(shù)據(jù)丟失，其保護(hù)時(shí)間可達(dá)15s。

　　● 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

　　FLASH M25P64通過SPI串行接口與MCU連接，大大簡(jiǎn)化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)，減少了封裝的引腳數(shù)量及總線干擾。FLASH采用優(yōu)質(zhì)的CMOS制造工藝，數(shù)據(jù)保存期限至少20年，每扇區(qū)擦寫次數(shù)保證10萬次，其中包括整體擦除和扇區(qū)擦除指令。它的數(shù)據(jù)傳輸時(shí)鐘頻率可達(dá)50MHz，數(shù)據(jù)讀取吞吐量最高50Mbps，并設(shè)計(jì)有深節(jié)能模式(power-down)，僅消耗1mA電流，從而大幅度降低了系統(tǒng)功耗。在設(shè)計(jì)中，為了迎合不同用戶的需求，從2MB~16MB容量型號(hào)的芯片軟硬件完全兼容，其中軟件被分為兩層：底層API是以頁面和扇區(qū)為對(duì)象的讀寫和擦除操作；高層API是以整個(gè)統(tǒng)一存儲(chǔ)空間為對(duì)象的讀寫透明操作，完全無需顧及因?yàn)橛布奶厥庑远a(chǎn)生的各種限制(如跨頁編程、跨扇區(qū)編程、在已經(jīng)有內(nèi)容的區(qū)域更新內(nèi)容、跨頁更新內(nèi)容、跨扇區(qū)更新內(nèi)容等等)。FLASH的寫操作流程見圖5。

　　● U盤讀寫

　　CH375是一個(gè)帶UART接口的USB總線通用接口芯片，內(nèi)部集成了PLL倍頻器、主從USB接口SIE、數(shù)據(jù)緩沖區(qū)、被動(dòng)并行接口、異步串行接口、命令解釋器、控制傳輸?shù)膮f(xié)議處理器和通用的固件程序等；串行接口速度可達(dá)460800bps，利用其動(dòng)態(tài)鏈接庫實(shí)現(xiàn)USB-HOST主機(jī)方式讀寫U盤。支持常用的FAT12、FAT16和FAT32文件系統(tǒng)，支持U盤最大容量100GB。在讀寫操作中，不需要考慮文件系統(tǒng)，只需要了解文件名、文件長(zhǎng)度等基本資料。

　　● 軟件流程

　　STM32稅控器適用于PC開具稅控發(fā)票的場(chǎng)所，通過稅控IC卡的相互認(rèn)證，可連接外部稅控打印機(jī)打印稅控防偽發(fā)票，存儲(chǔ)相關(guān)稅控?cái)?shù)據(jù)，并完成申報(bào)完稅及核查的所有稅控應(yīng)用。其軟硬件設(shè)計(jì)均通過國家電子計(jì)算機(jī)質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心的稅控檢測(cè)，完全符合國家稅控標(biāo)準(zhǔn)。

　　結(jié)束語

　　本方案與其他廠家稅控器方案比較，在生產(chǎn)和研發(fā)成本大大降低的條件下，安全性、功耗和性能方面還有很大的提升。

參考文獻(xiàn)
1. STM32F103xx、M25P64、M41T83、CH375數(shù)據(jù)手冊(cè)
2. ST Tax Box Application Note
3.《GB 18240稅控收款機(jī)國家標(biāo)準(zhǔn)》