GPRS校園一卡通無(wú)線(xiàn)POS系統設計與應用

利用GPRS網(wǎng)絡(luò )永久在線(xiàn)、覆蓋面廣、通信質(zhì)量高、數據通信安全的特點(diǎn)，本文設計并實(shí)現了基于GPRS網(wǎng)絡(luò )的校園一卡通無(wú)線(xiàn)POS系統 該系統為校園一卡通數據隨時(shí)隨地遠程通信提供了一個(gè)全新的解決方案。經(jīng)實(shí)驗和應用證明，該系統采集數據速度快、性能穩定、安全保密性好，具有較近年來(lái).我國許多高校都進(jìn)行了校園一卡通系統的建設。系統廣泛采用RS485通訊線(xiàn)纜、雙絞線(xiàn)和光纖等有線(xiàn)傳輸方式 然而有線(xiàn)傳輸方式無(wú)法實(shí)現POS在移動(dòng)中要求實(shí)時(shí)在線(xiàn)的應用需求 目前基于短距離無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )傳輸方式只能在信號覆蓋的有限范圍內實(shí)現POS系統實(shí)時(shí)在線(xiàn)響應 為了拓展無(wú)線(xiàn)POS系統的應用范圍.本文設計了基于GPRS網(wǎng)絡(luò )的校園一卡通無(wú)線(xiàn)POS系統.它具備一卡通數據的采集、存儲和傳輸等功能 通過(guò)軟件測試及一定規模的應用.證明了系統的穩定性、安全性和可靠性。

一、校園一卡通系統數據傳輸方式比較

校園一卡通系統有線(xiàn)傳輸方式是指POS機與一卡通平臺的數據交換通過(guò)有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )完成 有線(xiàn)傳輸介質(zhì)主要包括RS485通訊線(xiàn)纜、雙絞線(xiàn)及光纖等。

短距離無(wú)線(xiàn)傳輸方式是指無(wú)線(xiàn)POS機讀取數據后存儲在本地.定時(shí)與無(wú)線(xiàn)基站進(jìn)行通訊.如無(wú)線(xiàn) POS機不在網(wǎng)絡(luò )覆蓋范圍則脫網(wǎng)運行.待移動(dòng)到信號覆蓋范圍時(shí)再進(jìn)行通訊.脫機流水數據在POS機重啟后完成數據上傳。

本文設計了一種全新的基于GPRS網(wǎng)絡(luò )的校園一卡通POS系統.其主要方法是：一卡通POS機的應用數據包通過(guò)GPRS DTU(GPRS數據傳輸單元)使用現有的GPRS網(wǎng)絡(luò )上傳給校園一卡通平臺主機：一卡通平臺主機對應用數據包處理后的數據和黑白名單信息經(jīng)GPRS網(wǎng)絡(luò )回傳給POS機.從而完成校園一卡通系統的各種應用功能校園一卡通系統數據傳輸的三種模式優(yōu)缺點(diǎn)對比如表1所示

二、基于GPRS的校園一卡通無(wú)線(xiàn)POS系統通信原理與設計

GPRS網(wǎng)絡(luò )傳輸技術(shù)具有覆蓋面廣、通信可靠和傳輸穩定等特點(diǎn) 以其作為校園一卡通移動(dòng)POS交易的通信載體，可實(shí)現不受場(chǎng)地、環(huán)境和線(xiàn)路限制的校園卡實(shí)時(shí)交易和認證 GPRS網(wǎng)絡(luò )的技術(shù)特點(diǎn)決定了其隨著(zhù)應用的發(fā)展和無(wú)線(xiàn)移動(dòng)POS的增加不會(huì )對校園一卡通交易的速度和成功率造成影響

本系統的設計原理是：首先把具有GPRS無(wú)線(xiàn)數據傳輸功能的GPRS DTU通過(guò)RS485接口接收一卡通POS機的刷卡數據：然后GPRS DTU通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式與GPRS基站通信.將一卡通POS發(fā)送的數據包從基站發(fā)送到SGSN節點(diǎn).SGSN與網(wǎng)關(guān)支持節點(diǎn)GGSN進(jìn)行通信.GGSN對分組數據進(jìn)行相應的處理后發(fā)送到校園一卡通平臺端的路由器.經(jīng)過(guò)防火墻再發(fā)送到校園一卡通主機上;最后經(jīng)過(guò)校園一卡通后臺服務(wù)器處理的數據包經(jīng)由原路返回.經(jīng) GPRS DTU 回傳給一卡通系統POS機.從而完成校園一卡通系統與GPRS網(wǎng)絡(luò )的數據交換.實(shí)現POS系統的無(wú)線(xiàn)數據傳輸 同時(shí).使用第二層隧道協(xié)議L2TP在GPRS網(wǎng)絡(luò )上建立企業(yè)虛擬專(zhuān)網(wǎng).保證網(wǎng)絡(luò )連接的專(zhuān)用性和持續性 其工作原理如圖1所示

三、系統詳細設計

1.硬件設計

本系統分為終端POS設備、GPRS DTU、校園一卡通后臺服務(wù)器三大部分

(1)終端POS設備

本系統采用51系列單片機模型作為終端POS設備的硬件原理支持。終端POS設備主要由 CPU(SM5964)，FLASH數據存儲器AM29F040B/39SF020復位芯片IMP810.485通信芯片SN75174和MAX487。射頻卡讀寫(xiě)卡器，顧客面LED顯示器。操作面LED顯示器，線(xiàn)性電源，主鍵盤(pán).密碼鍵盤(pán)接口組成.其工作原理如圖2所示

(2)GPRS DTU

系統中完成數據通信傳輸工作的是GPRS DTU和GPRS網(wǎng).而GPRS網(wǎng)絡(luò )是基于IP協(xié)議的.所以本系統中的GPRS DTU采用內嵌TCWIP協(xié)議棧.具有Socket通信功能.并提供透明數據傳輸通道。GPRS DTU在每次開(kāi)機后會(huì )自動(dòng)撥號.接入GPRS網(wǎng)絡(luò )并動(dòng)態(tài)地獲得一個(gè)IP地址.此地址由GPRS骨干內網(wǎng)地址池分發(fā).當GPRSDTU通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò )向校園一卡通系統后臺服務(wù)器發(fā)送連接請求后.

校園一卡通系統后臺服務(wù)器返回應答.連接路由建立 為了保證鏈路暢通.預定30秒發(fā)送一次“心跳”數據包.以維持GPRS DTU終端與校園一卡通系統后臺服務(wù)器之間的路由.確保終端與服務(wù)器之間可以及時(shí)互相通信。“心跳”數據包包括鏈路?；罟δ苄畔⑴c終端ID信息

(3)校園一卡通系統后臺服務(wù)器

硬件系統使用SUN公司小型機.軟件系統使用SUN公司的SOLARIS操作系統.數據庫支持使用甲骨文公司的ORACLE 9I數據庫管理系統

2.軟件設計

(1)GPRS遠程通訊系統軟件設計

本系統中GPRS遠程通訊系統的系統底層軟件采用了模塊化的設計方法.語(yǔ)言采用的是標準C語(yǔ)言.各個(gè)功能模塊由子程序實(shí)現.通過(guò)主程序調用子程序實(shí)現系統所設計的各個(gè)功能 GPRS通訊終端軟件邏輯流程如圖3所示。

軟件邏輯流程說(shuō)明如下：

系統完成GPRS初始化.接人GPRS網(wǎng)絡(luò )并動(dòng)態(tài)地獲得一個(gè)IP地址

驗證系統是否允許無(wú)線(xiàn)移動(dòng)POS上傳數據。若允許，可建立連接;若不允許，可延時(shí)請求上傳數據。進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )撥號.PPP協(xié)商.建立TCP/IP連接無(wú)線(xiàn)移動(dòng)POS通過(guò)TCP或UDP協(xié)議在GPRS網(wǎng)絡(luò )與校園一卡通數據后臺服務(wù)器之間進(jìn)行數據交互當無(wú)線(xiàn)移動(dòng)POS收到控制命令時(shí).先檢驗命令的合法性.再按照命令執行相應操作

(2)無(wú)線(xiàn)移動(dòng)POS系統業(yè)務(wù)流程設計

無(wú)線(xiàn)移動(dòng)POS系統為軟件業(yè)務(wù)系統單元的核心.其工作流程如圖4所示

3.系統安全性設計

本系統的安全性考量主要包含了兩個(gè)方面.一個(gè)是在設計中注意各個(gè)通信和數據處理環(huán)節的安全可靠性.統籌規劃 在互聯(lián)網(wǎng)絡(luò )中.防止非法用戶(hù)享受服務(wù).防止計算機病毒的入侵：對重要設備及數據鏈路提供備份.確保信息及傳輸的安全 另一個(gè)是GPRS網(wǎng)絡(luò )數據傳輸的安全性，通過(guò)鑒權、加密，達到安全的目的 鑒權用來(lái)驗證用戶(hù)的入網(wǎng)權利 加密用于空中接口和校園一卡通無(wú)線(xiàn)移動(dòng)POS數據安全傳輸，由SIM卡、網(wǎng)絡(luò )AUC、校園一卡通POS系統的專(zhuān)屬加密算法(3DES)決定