地鐵自動(dòng)售檢票系統中的射頻卡讀寫(xiě)器設計

引言

　　國外早在20世紀90年代就開(kāi)始了地鐵AFC系統的全面運行，并且擁有本國的專(zhuān)業(yè)制造廠(chǎng)家，如美國CUBIC公司、法國CGA公司以及澳大利亞 ERG公司。國內首先使用地鐵AFC設備是在1999年上海的地鐵一、二號線(xiàn)上，由于當時(shí)國內AFC設備尚處于樣機開(kāi)發(fā)階段，引進(jìn)了美國CUBIC公司的AFC設備。

　　近年來(lái)，中國各大城市軌道交通蓬勃發(fā)展，AFC系統的使用，可實(shí)現購票、檢票、計費、收費、統計的全過(guò)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(xiě)器、票卡等設備，更為重要[1]。目前國內的射頻卡讀寫(xiě)器系統主要采用ARM7處理器為控制器，與上位機的通信方式通常采用RS232或RS422有線(xiàn)通信方式，限制了AFC系統的自動(dòng)化和網(wǎng)絡(luò )化進(jìn)程，同時(shí)隨著(zhù)業(yè)務(wù)的擴展，現有系統的數據存儲容量已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足日益增長(cháng)的交易數據的要求。針對以上問(wèn)題，設計了一種基于A(yíng)RM9和MF RC531的高性能讀寫(xiě)器，能夠進(jìn)一步提高票卡刷卡效率，節約乘客進(jìn)出站時(shí)間，提高票卡讀寫(xiě)數據準確性，為實(shí)現讀寫(xiě)器全面國產(chǎn)化提供基礎。

圖1地鐵AFC系統

1 讀寫(xiě)器功能分析

　　地鐵AFC系統主要由中央計算機系統、站點(diǎn)計算機系統、終端設備和車(chē)票4部分組成。終端設備包括出/入站檢票閘機、自動(dòng)售票機、車(chē)站票務(wù)系統、自動(dòng)充值機等現場(chǎng)設備，如圖1所示。

　　終端設備是直接為乘客提供售檢票的設備，乘客通過(guò)射頻卡可以購買(mǎi)票卡、進(jìn)出閘機、為票卡充值，而建立射頻卡與終端設備的橋梁就是射頻卡讀寫(xiě)器。射頻卡讀寫(xiě)器作為與射頻卡通信的核心，其性能和數據處理能力直接影響到整個(gè)地鐵AFC系統的工作質(zhì)量。圖2為讀寫(xiě)器總體結構圖。

圖2 讀寫(xiě)器總體結構框圖

　　目前讀寫(xiě)器主要采用RS232或RS422有線(xiàn)通信方式與現場(chǎng)終端設備通信，接口單一，傳輸速率有限，同時(shí)也不能同遠程監控主機進(jìn)行無(wú)線(xiàn)通信，限制了讀寫(xiě)器的網(wǎng)絡(luò )化。本設計增加了USB傳輸接口，提高數據傳輸效率，使用方便快捷。同時(shí)增加了GPRS無(wú)線(xiàn)通信方式，能夠與遠程的監控主機保持通信，向監控主機發(fā)送設備狀態(tài)信息。采用這種多接口協(xié)同工作的方式，可以保證讀寫(xiě)器的可靠性和安全性。

2 硬件電路設計

　　射頻卡讀寫(xiě)器硬件結構如圖3所示，主要由主控CPU、Flash/SDRAM存儲器件、射頻收發(fā)模塊、SAM卡認證電路、通信電路和顯示報警電路等組成。主控CPU采用Atmel公司基于A(yíng)RM926EJS的AT91SAM9260，主頻可達到180 MHz，顯著(zhù)提高了讀寫(xiě)器的處理速度。外圍擴展256 MB容量的NAND Flash存儲數據和2 MB容量的NOR Flash存儲代碼，實(shí)現數據和代碼分離。一方面提高數據的存儲容量，另一方面提高了代碼的執行效率。