CN204028959U - 一种便携式ic卡充值读写器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及便携式IC卡充值读写器,包括壳体，所述壳体中设置有处理单元、分别与所述处理单元相连接的接触式IC卡读写接口单元、非接触式IC卡读写接口单元、用于与其他设备通信的USB OTG通信接口单元；壳体中还设置有用于为所述便携式IC卡充值读写器供电的电源管理单元；其中，处理单元通过所述USB OTG通信接口单元接收来自其他设备的控制信号、并根据所接收的控制信号控制所述接触式IC卡读写接口单元和/或非接触式IC卡读写接口单元进行相应的读写操作。用户使用本实用新型便携式IC卡充值读写器配合智能手机，可随时随地为IC卡进行充值；且可以根据接入的设备情况，自动切换主、从模式，增加了IC卡读写器对应用环境的适应性，为用户带来方便。

Description

一种便携式IC卡充值读写器

技术领域

本实用新型涉及智能交通领域，更具体地说，涉及一种基于USB OTG通信的便携式IC卡充值读写器。

背景技术

当前对公交卡、一卡通、通行卡等充值都需要到固定的网点去充值，给终端用户带来极大的不便。例如，现有高速公路不停车收费应用中，车主使用的通行卡需要进行充值然后才能使用。然而每次充值都需要到固定的营业点充值，营业点若太少，则给使用者带来极大的不便；若太多，则运营成本高，且资源严重浪费。因此需要一种价格低廉、携带方便的充值设备来解决这一问题。

随着无线通信行业的迅速发展，智能手机非常普及，人们利用智能手机可以上网，而在手机的应用基础上增加一个外置读写卡器，通过远程联机充值操作实现对高速公路IC卡进行充值或其他操作，是解决上述问题的一个途径。现在的智能手机大部分都设置有USB OTG接口，外置读写卡器可通过USBOTG接口与智能手机通信连接并进行数据交换。

USB OTG是USB On-The-Go的缩写，是近年发展起来的技术，主要应用于各种不同的设备或移动设备间的联接，进行数据交换。特别是PDA、移动电话、消费类设备。根据《对USB2.0规范的OTG补充(On-The-Go Supplement to theUSB 2.0)V1.32006》，USB OTG标准在完全兼容USB2.0标准的基础上，增添了电源管理(节省功耗)功能，它允许设备既可作为主机，也可作为外设操作(两用OTG)。OTG两用设备完全符合USB2.0标准，并可提供一定的主机检测能力，支持主机通令协议(HNP)和对话请求协议(SRP)。在OTG中，初始主机设备称为A设备，外设称为B设备。可用电缆的连接方式来决定初始角色。用第5个ID脚确定默认主机，两用设备使用新型mini-AB插座，从而使mini-A插头、mini-B插头和mini-AB插座增添了第五个引脚(ID)，以用于识别不同的电缆端点。mini-A插头中的ID引脚接地，mini-B插头中的ID引脚浮空。当OTG设备检测到接地的ID引脚时，表示默认的是A设备(主机)，而检测到ID引脚浮空的设备则认为是B设备(外设)。

另外，目前常用的IC卡读卡器一般情况下都是作为从设备，主控设备与之连接后，通过通信链路控制其工作。在与主控设备连接时，需要对连接线两端的连接器进行人工识别后才能正确连线，并且只有当连线正确时，才能完成数据交换等操作，从而造成用户使用的不便。再有，有些手机的USB接口不支持OTG接口，只能以从设备模式工作，这样只能作为从设备的IC卡读卡器就无法通过这样的手机进行数据交换。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种便携式IC卡充值读写器。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种便携式IC卡充值读写器，包括壳体，所述壳体中设置有处理单元、分别与所述处理单元相连接的IC卡读写接口单元、用于与其他设备通信的USB OTG通信接口单元；所述壳体中还设置有用于为所述便携式IC卡充值读写器供电的电源管理单元；所述IC卡读写接口单元包括接触式IC卡读写接口单元和/或非接触式IC卡读写接口单元；其中，来自其他设备的控制信号，通过所述USB OTG通信接口单元接收、并经由所述处理单元传送至所述接触式IC卡读写接口单元和/或非接触式IC卡读写接口单元。

在本实用新型所述的便携式IC卡充值读写器中，所述处理单元还连接有声光显示单元，所述声光显示单元包括显示屏、蜂鸣器及驱动电路。

在本实用新型所述的便携式IC卡充值读写器中，所述处理单元包括支持USB_OTG功能的处理器。

在本实用新型所述的便携式IC卡充值读写器中，所述处理单元包括USB_OTG驱动电路及与其连接的通用处理器。

在本实用新型所述的便携式IC卡充值读写器中，所述USB OTG通信接口单元包括5针MiniUSB插座及其与所述处理单元的连接电路。

在本实用新型所述的便携式IC卡充值读写器中，包括与所述处理单元连接的Vbus电源开关电路，所述Vbus电源开关电路根据来自所述处理单元的Vbus电源开关控制信号，连接或切断向所述5针MiniUSB插座的VBUS引脚提供5V电源的供电电路。

在本实用新型所述的便携式IC卡充值读写器中，所述支持USB_OTG功能的处理器包括型号为MKL26Z128VFM4的微控制器。

在本实用新型所述的便携式IC卡充值读写器中，所述USB OTG通信接口单元包括5针MiniUSB插座，所述5针MiniUSB插座的GND引脚接地，D-引脚通过第八电阻连接至所述微控制器的USB OTG DM引脚，D+引脚通过第九电阻连接至所述微控制器的USB OTG DP引脚，ID引脚通过电阻第十连接至所述微控制器的USB OTG ID引脚，VBUS引脚通过电阻接地，VBUS引脚与5V电源之间连接有开关管，且所述开关管的控制端连接至所述微控制器的USB PWR引脚。

在本实用新型所述的便携式IC卡充值读写器中，所述VBUS引脚通过第六电阻和第七电阻接地，且第六电阻和第七电阻的节点连接至所述微控制器的USB Vbus TEST引脚。

在本实用新型所述的便携式IC卡充值读写器中，

所述壳体侧面设置有插卡槽，所述接触式IC卡读写接口单元包括所述插卡槽及与其连接的ISO7816-3接口电路，且所述ISO7816-3接口电路与所述处理单元连接；及

所述非接触式IC卡读写接口单元包括非接触式IC卡读写芯片及与其连接的天线电路，所述处理单元通过总线与非接触式IC卡读写芯片连接。

实施本实用新型，具有以下有益效果：使用本实用新型的便携式IC卡充值读写器，配合智能手机或其他通信终端设备，用户可随时随地为公交卡、一卡通、或通行卡等充值；且由于本实用新型的便携式IC卡充值读写器设置有USB OTG通信接口单元，使得在与智能手机或其他通信终端设备配合进行远程充值或其他操作时，便携式IC卡充值读写器既可作为主机、也可作为从设备，可以根据接入的设备情况，自动切换主、从模式，实现与手机等设备的数据通信。增加了IC卡读写器对应用环境的适应性，为用户带来方便。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型便携式IC卡充值读写器的***架构图；

图2是根据本实用新型一实施例的便携式IC卡充值读写器中处理单元的示意图；

图3是根据本实用新型一实施例的便携式IC卡充值读写器中5针MiniUSB插座及其与图2所示处理单元的连接电路的示意图。

具体实施方式

本实用新型构思一种IC卡远程充值方案，提供一种便携式IC卡充值读写器，其可通过手机的USB OTG接口与手机通信连接，利用手机做通信接口和操作界面，在手机上操作，通过手机的联网功能实现车主自助充值的功能。本实用新型的便携式IC卡充值读写器也可以用于其它IC卡如公交卡，一卡通等充值。

如图1所示，本实用新型便携式IC卡充值读写器1包括一壳体(图中未示出)，该壳体中设置有USB OTG通信接口单元11、电源管理单元12、声光指示单元13、处理器单元14、非接触式IC卡读写接口单元15和接触式IC卡读写接口单元16。其中，USB OTG通信接口单元11、声光指示单元13、非接触式IC卡读写接口单元15、接触式IC卡读写接口单元16分别与处理器单元14连接，电源管理单元12用于为便携式IC卡充值读写器提供工作电源。来自其他设备的控制信号，通过USB OTG通信接口单元11接收、并经由处理单元14传送至接触式IC卡读写接口单元15和/或非接触式IC卡读写接口单元16。

在操作过程中，处理单元14通过USB OTG通信接口单元11接收来自其他设备的控制信号、并根据所接收的控制信号控制接触式IC卡读写接口单元15和/或非接触式IC卡读写接口单元16进行相应的读写操作。需要说明的是，来自其他设备的控制信号可经处理单元15处理后传送至接触式IC卡读写接口单元15和/或非接触式IC卡读写接口单元16，也可不经处理单元15处理直接传送。

在本实用新型的一些实施例中，声光显示单元13包括显示屏、蜂鸣器及驱动电路(图中未示出)，例如，显示屏的显示面可设置在壳体前面板上，且壳体上还可设置出音孔，并将鸣器设置于壳体内侧出音孔旁。

需要说明的是，声光显示单元13是本实用新型便携式IC卡充值读写器的可选单元，在一些实施例中，也可以不设置声光显示单元13，这种情况下，可利用手机的显示屏和扬声器来实现相关操作的显示或声音提示。

另外，虽然图1所示的便携式IC卡充值读写器中既设置有非接触式IC卡读写接口单元15，又设置有接触式IC卡读写接口单元16，但本实用新型不限于此。作为选择，在本实用新型便携式IC卡充值读写器的其他实施例中，非接触式IC卡读写接口单元15和接触式IC卡读写接口单元16(统称为IC卡读写接口单元)也可单独设置。也就是说，可以只设置非接触式IC卡读写接口单元15，或只设置接触式IC卡读写接口单元16。

本实用新型的便携式IC卡充值读写器中，处理单元14可由支持USB_OTG功能的单个处理器实现(例如型号为MKL26Z128VFM4的微控制器)，也可由USB_OTG驱动电路(或芯片)及与其连接的通用处理器来实现。

USB OTG通信接口单元11包括5针MiniUSB插座及其与处理单元14的连接电路。例如该5针MiniUSB插座可设置在壳体一侧，且其插口部与壳体表面平齐。

作为优选，5针MiniUSB插座与处理单元14的连接电路可包括与处理单元14连接的Vbus引脚电压检测电路和Vbus电源开关电路，在操作过程中，Vbus电源开关电路可根据来自处理单元14的Vbus电源开关控制信号，连接或切断向5针MiniUSB插座的VBUS引脚提供5V电源的供电电路。

在一个实施例中，接触式IC卡读写接口单元15包括插卡槽(例如设置在壳体侧面)及与其连接的ISO7816-3接口电路，且ISO7816-3接口电路与处理单元14连接。

非接触式IC卡读写接口单元16包括非接触式IC卡读写芯片U1及与其连接的天线电路，处理单元14通过总线(例如SPI总线或其他总线)与非接触式IC卡读写芯片(例如MFRC522、PN512、RC663等)连接。

在一个实施例中，如图2所示，处理单元14由型号为MKL26Z128VFM4的微控制器实现，该微控制器中，第三引脚(USB0－DP)是USB OTG DM引脚、第四引脚(USB0－DM)是USB OTG DM引脚、第二十一引脚(PTB1)是USB PWR引脚、第二十二引脚(PTC1/LLWU_P6/RTC-CLKIN)是USB OTG ID引脚、第二十四引脚(PTC3/LLWU_P7)是USB Vbus TEST引脚。

图3是与该微控制器连接的USB OTG通信接口单元的一实施例。该USB OTG通信接口单元包括5针MiniUSB插座，该5针MiniUSB插座的GND引脚接地，D-引脚通过第八电阻R8连接至微控制器的USB OTG DM引脚，D+引脚通过第九电阻R9连接至微控制器的USB OTG DP引脚，ID引脚通过电阻第十R10连接至微控制器的USB OTG ID引脚，VBUS引脚通过电阻接地(例如VBUS引脚通过第六电阻R6和第七电阻R7接地，且第六电阻R6和第七电阻R7的节点连接至微控制器的USB Vbus TEST引脚)，VBUS引脚与5V电源之间连接有开关管Q1，且开关管Q1的控制端连接至微控制器的USB PWR引脚。本实用新型的便携式IC卡充值读写器能做主机、也能做从设备。在做主机的情况下，VBUS端口要输出信号。在做从设备的情况下，VBUS端口仅为电源。

为了便于理解本实用新型，以下简要说明便携式IC卡充值读写器的工作流程：

步骤A：便携式IC卡充值读写器(后文称为设备A)上电或从休眠状态下唤醒；

步骤B：设备A检测与之连接设备(后文称为设备B,例如可以是手机、平板电脑或其他有USB OTG接口的通信终端设备)的状态；

步骤C：若设备B是从设备，则设备A将自身设置为主机，然后主动连接设备B，并建立通信链路；

步骤D：若设备B是主机，则设备A将自身设置为从设备，再发出从机接入信号，等待设备B连接，并建立通信链路；

步骤E：若不能检测设备B的状态，则设备A将自身设置为从设备，再发出从机接入信号，然后在设定的时间内等待设备B连接，若设备B在设定的时间内连接了设备A，则建立通信链路；若设备B在设定的时间内未连接了设备A，则设备A将自身设置为主机,然后主动连接设备B，若设备B响应连接，则建立通信链路，否则重新进入休眠状态等待下次唤醒；

步骤F：通信链路建立后，设备A根据设备B发出的控制命令或其他操作指令执行相应的动作，并将执行结果返回给设备B；

步骤G：所有事务执行完毕后，设备A进入休眠状态，等待下次唤醒。

作为特例，设备A可以一直设置为主模式，主动连接设备B，并建立通信链路。

作为特例，设备A可以一直设置为从模式，等待设备B连接，并建立通信链路。

由前述可知，5针MiniUSB插座上，Vbus和USB OTG ID信号均传输至微控制器，因此可从硬件上判定USB主从状态(判定规则根据USB OTG协议标准)。若设备A处于休眠状态，Vbus、USB OTG ID或唤醒按键S1将设备从休眠状态中唤醒进入运行状态。若设备A做主机，且无外部Vbus信号，则设备A的微控制器通过Q1向Vbus上供电。设备A收到其他设备从USB OTG端口的传来的控制命令后，微控制器控制相应的部件执行动作后(如读卡操作等)，将执行结果通过USB OTG端口的返回给其他设备。设备A可以通过USB OTG端口将自身的状态发送给其让他设备。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种便携式IC卡充值读写器，其特征在于，包括壳体，所述壳体中设置有处理单元(14)、分别与所述处理单元(14)相连接的IC卡读写接口单元、用于与其他设备通信的USB OTG通信接口单元(11)；所述壳体中还设置有用于为所述便携式IC卡充值读写器供电的电源管理单元(12)；所述IC卡读写接口单元包括接触式IC卡读写接口单元(15)和/或非接触式IC卡读写接口单元(16)；其中，来自其他设备的控制信号，通过所述USB OTG通信接口单元(11)接收、并经由所述处理单元(14)传送至所述接触式IC卡读写接口单元(15)和/或非接触式IC卡读写接口单元(16)。

2.根据权利要求1所述的便携式IC卡充值读写器，其特征在于，所述处理单元(14)还连接有声光显示单元(13)，所述声光显示单元(13)包括显示屏、蜂鸣器及驱动电路。

3.根据权利要求1所述的便携式IC卡充值读写器，其特征在于，所述处理单元(14)包括支持USB_OTG功能的处理器。

4.根据权利要求1所述的便携式IC卡充值读写器，其特征在于，所述处理单元(14)包括USB_OTG驱动电路及与其连接的通用处理器。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的便携式IC卡充值读写器，其特征在于，所述USB OTG通信接口单元(11)包括5针MiniUSB插座及其与所述处理单元(14)的连接电路。

6.根据权利要求5所述的便携式IC卡充值读写器，其特征在于，包括与所述处理单元(14)连接的Vbus电源开关电路，所述Vbus电源开关电路根据来自所述处理单元(14)的Vbus电源开关控制信号，连接或切断向所述5针MiniUSB插座的VBUS引脚提供5V电源的供电电路。

7.根据权利要求3所述的便携式IC卡充值读写器，其特征在于，所述支持USB_OTG功能的处理器包括型号为MKL26Z128VFM4的微控制器。

8.根据权利要求7所述的便携式IC卡充值读写器，其特征在于，所述USBOTG通信接口单元(11)包括5针MiniUSB插座，所述5针MiniUSB插座的GND引脚接地，D-引脚通过第八电阻(R8)连接至所述微控制器的USB OTG DM引脚，D+引脚通过第九电阻(R9)连接至所述微控制器的USB OTG DP引脚，ID引脚通过电阻第十(R10)连接至所述微控制器的USB OTG ID引脚，VBUS引脚通过电阻接地，VBUS引脚与5V电源之间连接有开关管(Q1)，且所述开关管(Q1)的控制端连接至所述微控制器的USB PWR引脚。

9.根据权利要求8所述的便携式IC卡充值读写器，其特征在于，所述VBUS引脚通过第六电阻(R6)和第七电阻(R7)接地，且第六电阻(R6)和第七电阻(R7)的节点连接至所述微控制器的USB Vbus TEST引脚。

10.根据权利要求1至4和7至9中任一项所述的便携式IC卡充值读写器，其特征在于，

所述壳体侧面设置有插卡槽，所述接触式IC卡读写接口单元(15)包括所述插卡槽及与其连接的ISO7816-3接口电路，且所述ISO7816-3接口电路与所述处理单元(14)连接；及

所述非接触式IC卡读写接口单元(16)包括非接触式IC卡读写芯片及与其连接的天线电路，所述处理单元(14)通过总线与非接触式IC卡读写芯片连接。