地鐵自動(dòng)售檢票系統(tǒng)中的射頻卡讀寫器設(shè)計(jì)

引言

　　國外早在20世紀(jì)90年代就開始了地鐵AFC系統(tǒng)的全面運(yùn)行，并且擁有本國的專業(yè)制造廠家，如美國CUBIC公司、法國CGA公司以及澳大利亞 ERG公司。國內(nèi)首先使用地鐵AFC設(shè)備是在1999年上海的地鐵一、二號(hào)線上，由于當(dāng)時(shí)國內(nèi)AFC設(shè)備尚處于樣機(jī)開發(fā)階段，引進(jìn)了美國CUBIC公司的AFC設(shè)備。

　　近年來，中國各大城市軌道交通蓬勃發(fā)展，AFC系統(tǒng)的使用，可實(shí)現(xiàn)購票、檢票、計(jì)費(fèi)、收費(fèi)、統(tǒng)計(jì)的全過程自動(dòng)化，有效控制地鐵的客流量；而作為與乘客直接接觸，關(guān)系地鐵形象的讀寫器、票卡等設(shè)備，更為重要[1]。目前國內(nèi)的射頻卡讀寫器系統(tǒng)主要采用ARM7處理器為控制器，與上位機(jī)的通信方式通常采用RS232或RS422有線通信方式，限制了AFC系統(tǒng)的自動(dòng)化和網(wǎng)絡(luò)化進(jìn)程，同時(shí)隨著業(yè)務(wù)的擴(kuò)展，現(xiàn)有系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量已經(jīng)無法滿足日益增長的交易數(shù)據(jù)的要求。針對(duì)以上問題，設(shè)計(jì)了一種基于ARM9和MF RC531的高性能讀寫器，能夠進(jìn)一步提高票卡刷卡效率，節(jié)約乘客進(jìn)出站時(shí)間，提高票卡讀寫數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，為實(shí)現(xiàn)讀寫器全面國產(chǎn)化提供基礎(chǔ)。

圖1地鐵AFC系統(tǒng)

1 讀寫器功能分析

　　地鐵AFC系統(tǒng)主要由中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、站點(diǎn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、終端設(shè)備和車票4部分組成。終端設(shè)備包括出/入站檢票閘機(jī)、自動(dòng)售票機(jī)、車站票務(wù)系統(tǒng)、自動(dòng)充值機(jī)等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，如圖1所示。

　　終端設(shè)備是直接為乘客提供售檢票的設(shè)備，乘客通過射頻卡可以購買票卡、進(jìn)出閘機(jī)、為票卡充值，而建立射頻卡與終端設(shè)備的橋梁就是射頻卡讀寫器。射頻卡讀寫器作為與射頻卡通信的核心，其性能和數(shù)據(jù)處理能力直接影響到整個(gè)地鐵AFC系統(tǒng)的工作質(zhì)量。圖2為讀寫器總體結(jié)構(gòu)圖。

圖2 讀寫器總體結(jié)構(gòu)框圖

　　目前讀寫器主要采用RS232或RS422有線通信方式與現(xiàn)場(chǎng)終端設(shè)備通信，接口單一，傳輸速率有限，同時(shí)也不能同遠(yuǎn)程監(jiān)控主機(jī)進(jìn)行無線通信，限制了讀寫器的網(wǎng)絡(luò)化。本設(shè)計(jì)增加了USB傳輸接口，提高數(shù)據(jù)傳輸效率，使用方便快捷。同時(shí)增加了GPRS無線通信方式，能夠與遠(yuǎn)程的監(jiān)控主機(jī)保持通信，向監(jiān)控主機(jī)發(fā)送設(shè)備狀態(tài)信息。采用這種多接口協(xié)同工作的方式，可以保證讀寫器的可靠性和安全性。

2 硬件電路設(shè)計(jì)

　　射頻卡讀寫器硬件結(jié)構(gòu)如圖3所示，主要由主控CPU、Flash/SDRAM存儲(chǔ)器件、射頻收發(fā)模塊、SAM卡認(rèn)證電路、通信電路和顯示報(bào)警電路等組成。主控CPU采用Atmel公司基于ARM926EJS的AT91SAM9260，主頻可達(dá)到180 MHz，顯著提高了讀寫器的處理速度。外圍擴(kuò)展256 MB容量的NAND Flash存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和2 MB容量的NOR Flash存儲(chǔ)代碼，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和代碼分離。一方面提高數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)容量，另一方面提高了代碼的執(zhí)行效率。