二代身份證智能采集器研究與開發(fā)

         隨著二代身份證的廣泛使用，如何使二代身份證閱讀器與各種平臺(tái)的相關(guān)應(yīng)用協(xié)同工作的問題越來(lái)越突出。

        本文研究設(shè)計(jì)了一種智能采集器, 實(shí)現(xiàn)了二代身份證信息的平臺(tái)無(wú)關(guān)智能讀取,可以和銀行、電信等現(xiàn)有應(yīng)用實(shí)現(xiàn)無(wú)逢連接，工程實(shí)踐表明，該方案切實(shí)可行。 

       引  言

       隨著二代身份證的換發(fā)工作的推進(jìn)，我國(guó)需要使用二代身份證的領(lǐng)域越來(lái)越廣泛。由于二代身份證件是射頻智能卡，可以通過(guò)二代身份證閱讀器來(lái)讀取身份信息，這為提高工作效率和錄入信息的準(zhǔn)確度提供了條件，但是二代證閱讀器在銀行、電信、郵政等行業(yè)推廣使用仍有很大障礙。

       這是因?yàn)檫@些行業(yè)的業(yè)務(wù)終端一般都使用非windows操作系統(tǒng)的終端，但是二代證閱讀器生產(chǎn)廠家提供的只是windows系統(tǒng)下的SDK開發(fā)包，使用戶無(wú)法在這些行業(yè)進(jìn)行二次開發(fā)。即便是windows系統(tǒng)，有些行業(yè)也不希望因?yàn)槭褂枚C閱讀器而改動(dòng)自己軟件系統(tǒng)?；谶@樣情況，我們?cè)O(shè)計(jì)開發(fā)了二代身份證智能采集器，可以有效解決這個(gè)問題。二代身份證智能采集器是配合第二代居民身份證閱讀器在銀行、電信、郵政等領(lǐng)域應(yīng)用的第二代居民身份證信息自動(dòng)錄入工具，二代身份證智能采集器可以實(shí)現(xiàn)在不改變銀行、電信、郵政等行業(yè)應(yīng)用設(shè)備、軟件的情況下，實(shí)現(xiàn)對(duì)第二代居民身份證信息的自動(dòng)錄入，消除手動(dòng)錄入錯(cuò)誤，減少工作量，提高效率。

       1、設(shè)計(jì)方案分析

       1.1硬件設(shè)計(jì)

        智能采集器通過(guò)RS232串口連接線與二代身份證閱讀器的串口相連，通過(guò)鍵盤PS/2接口連接線與PC機(jī)或終端的PS/2接口相連，使標(biāo)準(zhǔn)鍵盤與智能采集器有效隔離，用戶在使用智能采集器的同時(shí)，也可使用標(biāo)準(zhǔn)鍵盤，實(shí)現(xiàn)智能采集器與標(biāo)準(zhǔn)鍵盤的分時(shí)復(fù)用。二代身份證閱讀器是基于射頻卡技術(shù)的身份證信息讀取設(shè)備，能快速準(zhǔn)確地讀取二代證中的身份密文信息。本智能采集器可以獨(dú)立完成與二代身份證閱讀器的驗(yàn)證及通信，同時(shí)可以讀取并保存閱讀器發(fā)過(guò)來(lái)相應(yīng)身份證的信息，然后通過(guò)內(nèi)部高速M(fèi)CU進(jìn)行運(yùn)算和編碼，把接收到的RS232信號(hào)轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)PS/2鍵盤信號(hào)，直接輸入計(jì)算機(jī)顯示相應(yīng)的信息。

       智能采集器的系統(tǒng)邏輯框圖如圖1所示。

圖1智能采集器的系統(tǒng)邏輯框圖

       硬件結(jié)構(gòu)原理圖如圖2所示

圖2、智能采集器硬件結(jié)構(gòu)原理圖

       智能采集器的主控MCU為STC89C516RD+[1]，該單片機(jī)是宏晶科技公司推出的新一代超強(qiáng)抗干擾、高速、低功耗的MCU，其指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051單片機(jī), 其晶振為11.0592MHz，串行接口電平轉(zhuǎn)換芯片為ADM202，模擬開關(guān)CD4066實(shí)現(xiàn)了專用鍵盤與標(biāo)準(zhǔn)鍵盤的分時(shí)復(fù)用，電源直接從主機(jī)的PS/2口供電，蜂鳴器和指示燈由CPU控制。

       1.2軟件設(shè)計(jì)

       智能采集器的軟件工作流程如圖3所示：

                                            圖3 程序工作原理圖
 
        系統(tǒng)通過(guò)RS-232通信接口發(fā)送命令請(qǐng)求到第二代身份證閱讀器，讀出證件信息；經(jīng)過(guò)驗(yàn)證后，保存到智能采集器中；再等待系統(tǒng)定義的熱鍵按下，一旦有熱鍵按下，智能采集器將相應(yīng)的信息取出；處理之后發(fā)送到PC機(jī)的PS/2鍵盤接口，在光標(biāo)閃爍處顯示相應(yīng)信息。 

       本系統(tǒng)包括系統(tǒng)初始化(如各寄存器初始化、串口初始化、端口初始化等) 、數(shù)據(jù)采集、GBK編碼轉(zhuǎn)換、鍵盤事件處理、數(shù)據(jù)發(fā)送等模塊。采用軟件控制程序的循環(huán)執(zhí)行，以達(dá)到實(shí)時(shí)檢測(cè)并發(fā)送信息的目的。

        在數(shù)據(jù)通信方面，使用了單片機(jī)自帶的USART通用同步異步接收傳輸器，采取異步工作模式，8位數(shù)據(jù)格式。因此需在程序啟動(dòng)時(shí)對(duì)相關(guān)寄存器進(jìn)行初始化。同時(shí)須與身份證閱讀器同步傳輸波特率。

       由于CPU使用11.0592MHz的晶振，采用高速通信模式，根據(jù)文獻(xiàn)2可得公式：

       要計(jì)算的波特率= 2SMOD.Fosc/64，設(shè)置波特率為9600，F(xiàn)osc應(yīng)等于FDH。

MOVLW  FDH

MOVWF  SPBRG                ;設(shè)置波特率為9600

       通信亦采用輪詢方式[3]，智能采集器通過(guò)連接端口，不斷向身份證閱讀器發(fā)送卡片輪詢命令（命令格式：AA AA AA 96 69 00 03 20 01 22），當(dāng)收到應(yīng)答信息為（AA AA AA 96 69 00 08 00 00 9F 00 00 00 00 97）時(shí)，則表示閱讀器已經(jīng)檢測(cè)到有效的二帶身份證卡了，然后進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)采集處理。使用MOV  INDEX, W語(yǔ)句取得接收身份證數(shù)據(jù)，使用MOV SDA,C  語(yǔ)句發(fā)送命令數(shù)據(jù)。 

       出錯(cuò)處理部分對(duì)主流程和按鍵輪詢部分分別進(jìn)行糾錯(cuò)。為防止程序進(jìn)入死循環(huán)，添加了斷電功能，用于對(duì)智能采集器的重啟糾錯(cuò)。

       系統(tǒng)采用結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方案，具有較好的模塊性、可移植性和可修改性；系統(tǒng)通過(guò)主控流程管理和調(diào)度其他模塊，其主程序流程如圖4：

圖4 主程序流程圖

       2關(guān)鍵技術(shù)分析

       2.1漢字編碼轉(zhuǎn)換

       為了進(jìn)行漢字信息處理，國(guó)家專門于1981年頒布了國(guó)標(biāo)GB2312――《信息交換漢字編碼字符集》。其中共收集了漢字6763個(gè)，并確定每個(gè)漢字采用兩字節(jié)編碼。區(qū)位碼和國(guó)際碼這兩種漢字編碼都由國(guó)標(biāo)GB2312規(guī)定。考慮到GB2312支持的漢字太少，1995年的漢字?jǐn)U展規(guī)范GBK1.0收錄了21886個(gè)符號(hào)，它分為漢字區(qū)和圖形符號(hào)區(qū)。漢字區(qū)包括21003個(gè)字符。2000年的GB18030是取代GBK1.0的正式國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。它是對(duì)GBK和GB2312編碼的進(jìn)一步擴(kuò)充[4]。

        由于第二代身份證卡內(nèi)存儲(chǔ)的漢字信息為GB13000編碼，考慮到本智能采集器除了應(yīng)用于銀行、電信、郵政等終端設(shè)備相連外，還需要和其他PC機(jī)相連，對(duì)于連接PC機(jī)，經(jīng)測(cè)試目前windows98以上的操作系統(tǒng)都支持GB1300，可以將閱讀器中的漢字編碼直接顯示，而當(dāng)前許多終端設(shè)備主要使用GB2312字庫(kù)、GBK字庫(kù)、GB18030字庫(kù)，這就需要根據(jù)終端支持的字庫(kù)不同，將閱讀器中的漢字編碼進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚砗箫@示在不同類型的終端設(shè)備上。鑒于此，我們?cè)谠O(shè)計(jì)中考慮到漢字編碼的兼容性和用戶操作的方便性，選擇在智能采集器中采用GBK漢字庫(kù),并建立GB1300和GBK對(duì)應(yīng)的編碼字典，如果終端設(shè)備只支持GB2312字庫(kù)，則在讀取閱讀器中的漢字編碼后，通過(guò)查找字典，將GB1300編碼轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的區(qū)位碼，對(duì)于不能查找到的冷僻字，則自動(dòng)忽略；如果終端設(shè)備支持GBK或GB18030，則輸出GBK編碼直接顯示。實(shí)踐證明，該方案不僅可以兼容當(dāng)前絕大部分終端設(shè)備，而且能無(wú)縫連接到PC機(jī)上的各類應(yīng)用。

      2.2專用鍵盤和標(biāo)準(zhǔn)鍵盤的分時(shí)復(fù)用

       由于本程序要實(shí)現(xiàn)采集器專用鍵盤與宿主機(jī)標(biāo)準(zhǔn)鍵盤的分時(shí)復(fù)用，所以按照使用手冊(cè)將相關(guān)插頭、插座對(duì)接。根據(jù)程序檢測(cè)相應(yīng)針腳的電平高低來(lái)判斷允許那個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)輸出，從而通過(guò)選擇不同的輸入地址線，選擇不同的輸入設(shè)備，達(dá)到分時(shí)復(fù)用的目的。

       2.3身份證數(shù)據(jù)幀格式解析
  

        公安部已經(jīng)嚴(yán)格規(guī)定了二代證的信息儲(chǔ)存格式如表1所示：

       表一: 二代身份證數(shù)據(jù)格式

       智能采集器通過(guò)輪詢發(fā)現(xiàn)二代證閱讀器中已經(jīng)存在身份信息時(shí)，則向連接端口發(fā)送AA AA AA 96 69 00 03 30 01 32命令，可以按照上面給定的格式讀取相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息。其中：性別字段目前的代碼為1-男，2-女，9-其他；家庭住址字段中注意‘-’的識(shí)別；追加信息字段表示地址變更信息，若沒有變更，則該字段為空；對(duì)于照片信息，智能采集器只是負(fù)責(zé)將編碼信息按特定的字符流傳輸?shù)浇K端或PC機(jī)上，然后使用公安部提供的SDK解密顯示圖像；目前只能在windows 平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)圖像顯示。

        3、結(jié)束語(yǔ)

       本智能采集設(shè)備支持即插即用，采用專用鍵盤設(shè)計(jì)，不需要切換輸入法，在銀行、電信、郵政等行業(yè)應(yīng)用時(shí)，不需要對(duì)原有系統(tǒng)的軟硬件作任何改動(dòng)，即可進(jìn)行第二代居民身份證信息的自動(dòng)錄入操作；使用方便快捷。通過(guò)實(shí)際應(yīng)用于成都市建設(shè)銀行部分支行前臺(tái)營(yíng)業(yè)服務(wù)系統(tǒng)表明：本設(shè)計(jì)方案消除手動(dòng)錄入錯(cuò)誤，減少工作量，提高了工作效率。

       參考文獻(xiàn)

       [1]、STC增強(qiáng)型8051單片機(jī)中文指南（RC/RD+系列）http://www.MCU-Memory.com;

      [2]、武慶生、仇海 彈片機(jī)原理與應(yīng)用 電子科技大學(xué)出版社 1998 P82;

      [3]、徐樂年,劉坤,劉明輝 基于M-BUS的智能采集器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用 工礦自動(dòng)化 2006.4 P268

      [4]、何江水,高有行 VxWorks漢字的顯示支持 微計(jì)算機(jī)信息，2005,5 :142-144