专利名称：一种用于机车监控装置数据读写与存储的无线ic卡的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种机车监控装置数据的读写与存储装置结构，尤其是指机车监控装置中用于司机参数的设定、运行达示信息的输入和运行记录数据的转储装置的IC卡。
背景技术：
在机车监控装置中往往需要将一些运行数据进行记录并转储，在现有的机车监控装置中这种运行数据的记录与转储都是采用的接触式的IC卡，使用中发现这种接触式的IC卡有一些不足之处，其一就是这种接触式的IC卡是通过卡上的接触金属部分运行的，而卡上的接触金属部分为了保证接触就必须是外露式的，这种外露式的金属部分很容易因为反复的插入/抽出而磨损，此外，这种外露式的金属部分还容易因为其它的原因(如外界的磨擦)出现磨损，所以现有的接触式IC卡很不经用，成为了一种易耗品。另一方面，可是对于机车监控装置的数据记录和转储来说，这种接触式IC卡因磨损的损坏将导致记录数据的中断或丢失，将影响记录数据和转储的准确性，因此很有必要对此加以改进。在现有技术中有采用非接触式IC卡进行数据传输的，如中国专利CN95117764.8，名称为“非接触式IC卡与非接触式IC卡系统”，公开了一种非接触式IC卡系统，它是使用电磁波作为通信媒体并其中不含电池，以及读写(R/W)单元。为了消除接收信号的电平依赖卡与R/W单元之间的距离而变化这一问题，比较器7检测用于数据发送和接收的天线谐振电路4的接收信号电平，然后可变电阻器8改变天线谐振电路4的品质因数Q，其结果是调整正在输入的接收信号电平到所希望的值。中国专利CN01804289.9，名称为“非接触式IC卡”，公开了另一种IC卡，它通过把一个IC芯片和一个天线电路安装在一个基片上建造的一个IC模块夹持在至少一对外部膜之间。IC芯片用在其外侧的树脂密封，并且由直径大于IC芯片的最大尺寸值的基本上圆形形状的增强材料增强。在其表面上的增强材料形状的高度变化量在20μm或更小的范围内。保证IC芯片的可靠性，同时卡的外观和印刷特性不变坏。但上述的专利均不能直接应用于机车监控装置中。中国专利CN02283213.0，名称为“非接触IC卡地面定位调车报警控制装置”，公开了一种涉及机车的非接触IC卡装置，但它仅限于地面定位调车报警控制，仍不能用于机车监控装置，而且没有公开其具体的IC卡结构，所以很有必要开发一种适用于机车监控装置数据的读写与存储的无线IC卡系统，以提高其对机车监控装置数据的读写与存储适应性。
发明内容
本发明旨在克服目前机车监控装置中数据的读写与存储方法的不足，提供一种新型的，能克服现有机车监控装置接触式的IC卡易不足的机车监控装置用IC卡，该IC卡具有无线IC卡的特点，且数据的读写接口与标准串行flash存储器的读写接口兼容，具有“透明”读写的特点。
本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的采用无线IC卡，其特点在于无线IC卡为射频IC卡，射频IC卡至少包含能量供给单元、信号“写”通路、信号“读”通路和信息存储单元四个部分。其中，能量供给单元由感应线圈、整流器组成，其功能是接收读卡器提供的低频交流能量(125KHz)并整流为直流能量，以提供存储卡工作的直流能量；信号“写”通路，由3路调制的微波信号分别将数据、时钟和片选信号通过耦合通路传输到IC卡上，解调后写入存储器。每一个通路分别包含微波耦合器、检波器；信号“读”通路由一路下传载波通路和一路“读”数据通路组成，包括传载波耦合器、倍频调制器、“读”数据载波耦合器，下传载波的工作频率为2.45GHz，“读”数据的载波频率为下传载波频率的2倍，保证了“读”数据载波的信号接收不受下传载波的干扰；信息存储单元为串行flash存储器，数据容量为2M字节。本发明的大容量射频IC卡是通过能量传输、读数据和写数据3个方面进行工作的。射频IC卡上所需能量由低频感应供给，数据的读写传输则用微波耦合来完成。其中1、能量传输当存储卡插入读写口时，读卡器通过感应线圈将能量载波送到存储卡上，存储卡上的整流电路将能量载波整流，转换成直流，作为供给串行flash存储器工作的电源。
2、读数据读卡器给出“读”指令，通过IO口给出“读”控制状态，此时下传载波通路开关处于“通”状态，“写”通路的片选通路处于“断”状态，读卡机通过IO与控制接口将读指令(包括地址码)调制到数据载波通路的调制开关上，形成数据载波，同时，时钟和数据通路处于“通”状态，时钟信号也被调制到时钟通路的调制开关上，形成时钟载波，它们都通过各自通路的微波耦合器被耦合到存储卡上，解调后送给存储器。由于片选通路处于“断”状态，因此flash存储器的片选为低电平，flash存储器处于工作状态。当flash存储器接收到数据通路送来的“读”指令后，将根据读指令的要求，将相应存储单元内的数据读出，并调制到“读”数据通路的倍频调制器上，调制后的“读”数据载波通过“读”数据通路的微波耦合器从存储卡传送到读卡器，经低噪声放大、检波解调恢复成数据，最后通过IO与控制接口送给读卡机。读数据完成后，根据读卡机的指令，片选通路处于“开”状态，微波载波由片选通路的微波耦合器传送到存储器的片选通路，该通路检波器检测到片选载波并将其整流为直流电平，存储器的片选端呈现高电平，存储器终止“读”状态。读数据可经过多次读出对比校验。
3、写数据读卡器给出“写”指令，通过IO口给出“写”控制状态，此时“写”通路的片选通路处于“关”状态，下传载波通路开关处于“断”状态，而时钟和数据通路处于“通”状态。读卡机通过IO与控制接口将写指令(包括地址码)调制到数据载波通路的调制开关上，形成数据载波，同时，时钟信号、片选信号也被调制到时钟通路的调制开关上，形成时钟、片选载波，它们都通过各自通路的微波耦合器被耦合到存储卡上，解调后送给存储器。当flash存储器接收到数据通路送来的“写”指令后，将根据写指令的要求，将数据写入相应存储单元内。写数据以片选置高为标志完成。而此时，flash内部写操作仍未完成，处于“忙”状态，需对状态寄存器进行判断。当flash状态位由“低”跳变为“高”时，写入数据可通过读出对比进行校验。整个写数据过程完成。
整个射频IC卡外形采用三级阶梯状长方形盒体结构。其中内部印制板材料采用多层基片，射频IC卡共八层板。其中1、8层为白板，主要针对微波耦合段。2、7层为布线层。3-6主要是介质和接地。单层厚度为0.3-0.8mm。相对于普通印制板材料，具有较好的高频和微波特性，同时又便于进行多层印制板工艺的加工生产。除耦合部分外，其余电路部分可采用塑料或金属封装保护外壳。其中顶层和底层板厚1.5mm-1.8mm，介电常数4.0-4.25，全部取消阻焊层。而Top片顶层到中间层厚度0.3-0.8mm，中间层到底层厚度1-1.5mm；Bottom片顶层到中间层厚度1-1.5mm，中间层到底层厚度0.3-0.8mm。
本发明具有以下特点大容量射频IC存储卡是一种可反复檫写的无线IC存储卡。它的特点是数据的读写接口与标准串行flash存储器的读写接口兼容，具有“透明”读写的特点。卡上所需能量由低频感应供给，数据的读写传输则用微波耦合来完成。存储卡采用了多层印刷板结构，外形类似U盘，便于携带，克服了一般IC卡容易损坏的缺点。
图1为发明IC卡系统原理图；图2本发明IC卡外形图；
图3为本发明射频IC卡能量供给图；图4为本发明射频IC卡信号“读”通路图；图5为本发明射频IC卡信号“写”通路图；图6为本发明射频IC卡结构示意图。
图中1-地面读卡器，2-车载读卡器，3-射频IC卡，4-能量供给单元，5-信号“写”通路，6-信号“读”通路，7-信息存储单元，8-感应线圈，9-整流器，10-微波耦合器，11-检波器，12-载波耦合器，13-倍频调制器，14-载波耦合器。
具体实施例方式
附图给出了本发明的一个具体实施例示意图，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
通过附图1可以看出，本发明为机车监控装置数据的读写与存储无线IC卡，采用无线IC卡，其特点在于无线IC卡为射频IC卡，射频IC卡主要包含能量供给单元、信号“写”通路、信号“读”通路和信息存储单元四个部分。其中，能量供给单元由感应线圈、整流器组成，其功能是接收读卡器提供的低频交流能量(125KHz)并整流为直流能量，以提供存储卡工作的直流能量；信号“写”通路，由3路调制的微波信号分别将数据、时钟和片选信号通过耦合通路传输到IC卡上，解调后写入存储器。每一个通路分别包含微波耦合器、检波器；信号“读”通路由一路下传载波通路和一路“读”数据通路组成，下传载波的工作频率为2.45GHz，“读”数据的载波频率为下传载波频率的2倍，保证了“读”数据载波的信号接收不受下传载波的干扰。“读”通路由下传载波耦合器、倍频调制器、“读”数据载波耦合器组成；信息存储单元为串行flash存储器，数据容量为2M字节。且数据的读写接口与标准串行flash存储器的读写接口兼容，具有“透明”读写的特点。射频IC卡用于存放司机设定参数、运行达示信息和记录数据。本发明的大容量射频IC卡是通过能量传输、读数据和写数据3个方面进行工作的。射频IC卡上所需能量由低频感应供给，数据的读写传输则用微波耦合来完成。其中1、能量传输当存储卡插入读写口时，读卡器通过感应线圈将能量载波送到存储卡上，存储卡上的整流电路将能量载波整流，转换成直流，作为供给串行flash存储器工作的电源。
2、读数据读卡器给出“读”指令，通过IO口给出“读”控制状态，此时下传载波通路开关处于“通”状态，“写”通路的片选通路处于“断”状态，读卡机通过IO与控制接口将读指令(包括地址码)调制到数据载波通路的调制开关上，形成数据载波，同时，时钟和数据通路处于“通”状态，时钟信号也被调制到时钟通路的调制开关上，形成时钟载波，它们都通过各自通路的微波耦合器被耦合到存储卡上，解调后送给存储器。由于片选通路处于“断”状态，因此flash存储器的片选为低电平，flash存储器处于工作状态。当flash存储器接收到数据通路送来的“读”指令后，将根据读指令的要求，将相应存储单元内的数据读出，并调制到“读”数据通路的倍频调制器上，调制后的“读”数据载波通过“读”数据通路的微波耦合器从存储卡传送到读卡器，经低噪声放大、检波解调恢复成数据，最后通过IO与控制接口送给读卡机。读数据完成后，根据读卡机的指令，片选通路处于“开”状态，微波载波由片选通路的微波耦合器传送到存储器的片选通路，该通路检波器检测到片选载波并将其整流为直流电平，存储器的片选端呈现高电平，存储器终止“读”状态。读数据可经过多次读出对比校验。
3、写数据读卡器给出“写”指令，通过IO口给出“写”控制状态，此时“写”通路的片选通路处于“关”状态，下传载波通路开关处于“断”状态，而时钟和数据通路处于“通”状态。读卡机通过IO与控制接口将写指令(包括地址码)调制到数据载波通路的调制开关上，形成数据载波，同时，时钟信号、片选信号也被调制到时钟通路的调制开关上，形成时钟、片选载波，它们都通过各自通路的微波耦合器被耦合到存储卡上，解调后送给存储器。当flash存储器接收到数据通路送来的“写”指令后，将根据写指令的要求，将数据写入相应存储单元内。写数据以片选置高为标志完成。而此时，flash内部写操作仍未完成，处于“忙”状态，需对状态寄存器进行判断。当flash状态位由“低”跳变为“高”时，写入数据可通过读出对比进行校验。整个写数据过程完成。
整个射频IC卡外形采用三级阶梯状长方形盒体结构。其中内部印制板材料采用多层基片，射频IC卡共八层板。其中1、8层为白板层，主要针对微波耦合段。2、7层为布线层。3至6层主要是介质和接地。单层厚度为0.3-0.8mm。相对于普通印制板材料，具有较好的高频和微波特性，同时又便于进行多层印制板工艺的加工生产。除耦合部分外，其余电路部分可采用塑料或金属封装保护外壳。其中顶层和底层板厚1.5mm-1.8mm，介电常数4.0-4.25，全部取消阻焊层。而Top片顶层到中间层厚度0.3-0.8mm，中间层到底层厚度1-1.5mm；Bottom片顶层到中间层厚度1-1.5mm，中间层到底层厚度0.3-0.8mm。
实施例一一种机车无线射频IC卡系统，由地面读卡器1、车载读卡器2、IC卡3三部分构成。其特点在于IC卡3为射频IC卡，射频IC卡主要包含能量供给单元4、信号“写”通路5、信号“读”通路6和信息存储单元7四个部分，且能量供给单元4构成能量耦合部分；信号“写”通路5、信号“读”通路6组合构成信息耦合部分21。其中A.能量供给单元4(如图3所示)。它由感应线圈8、整流器9组成，其功能是接收读卡器提供的低频交流能量(125KHz)并整流为直流能量，以提供存储卡工作的直流能量。
B.信号“写”通路5(如图5所示)。由3路调制的微波信号分别将数据、时钟和片选信号通过耦合通路传输到IC卡上，解调后写入存储器。每一个通路分别包含微波耦合器10、检波器11。
C.信号“读”通路6(如图4所示)。由一路下传载波通路和一路“读”数据通路组成，下传载波的工作频率为2.45GHz，“读”数据的载波频率为下传载波频率的2倍，保证了“读”数据载波的信号接收不受下传载波的干扰。“读”通路由下传载波耦合器12、倍频调制器13、“读”数据载波耦合器14组成。
D.信息存储单元7即射频IC卡芯片。为串行flash存储器，数据容量为2M字节。
整个射频IC卡采用三级阶梯状。其中内部印制板材料采用的是相对介电常数为4.15的FR-4多层基片，射频IC卡共八层板。1、8层为白板，主要针对微波耦合段。2、7层为布线层。3-6主要是介质和地。单层厚度为0.5mm。相对于普通印制板材料，具有较好的高频和微波特性，同时又便于进行多层印制板工艺的加工生产。除耦合部分外，其余电路部分可采用塑料或金属封装保护外壳。其中顶层和底层板厚1.5mm长和宽为15*17.6mm，介电常数4.15，全部采用FR4材料，全部取消阻焊层。而Top片顶层到中间层厚度0.5mm，中间层到底层厚度1mm；Bottom片顶层到中间层厚度1mm，中间层到底层厚度0.5mm。
权利要求
1.一种用于机车监控装置数据读写与存储的无线IC卡，采用无线IC卡，其特征在于无线IC卡为射频IC卡，射频IC卡是通过能量传输、读数据和写数据3个方面进行工作的；射频IC卡上所需能量由低频感应供给，数据的读写传输则用微波耦合来完成；射频IC卡主要包含能量供给单元、信号“写”通路、信号“读”通路和信息存储单元四个部分；其中，能量供给单元由感应线圈、整流器组成，其功能是接收读卡器提供的低频交流能量，并整流为直流能量，以提供存储卡工作的直流能量；信号“写”通路，由3路调制的微波信号分别将数据、时钟和片选信号通过耦合通路传输到IC卡上，解调后写入存储器；每一个通路分别包含微波耦合器、检波器；信号“读”通路由一路下传载波通路和一路“读”数据通路组成；“读”通路由下传载波耦合器、倍频调制器、“读”数据载波耦合器组成；信息存储单元为串行flash存储器。
2.如权利要求1所述的无线IC卡，其特征在于所述的下传载波的工作频率为2.45GHz，“读”数据的载波频率为下传载波频率的2倍，保证了“读”数据载波的信号接收不受下传载波的干扰。
3.如权利要求1或2所述的无线IC卡，其特征在于所述的射频IC卡容量为2M以上字节。
4.如权利要求1所述的无线IC卡，其特征在于所述的整个射频IC卡数据的读写接口与标准串行flash存储器的读写接口兼容，具有“透明”读写的特点。
5.如权利要求1或2所述的无线IC卡，其特征在于所述的射频IC卡采用三级阶梯状，其中内部印制板材料采用多层基片，射频IC卡共八层板。
6.如权利要求1或2所述的无线IC卡，其特征在于所述的射频IC卡多层基片的1、8层为白板，2、7层为布线层，3-6是介质和接地，单层厚度为0.3-0.8mm。
7.如权利要求1或2所述的无线IC卡，其特征在于所述的射频IC卡除耦合部分外，其余电路部分采用塑料或金属封装保护外壳；其中顶层和底层板厚1.5mm-1.8mm，介电常数4.0-4.25，全部取消阻焊层；而Top片顶层到中间层厚度0.3-0.8mm，中间层到底层厚度1-1.5mm；Bottom片顶层到中间层厚度1-1.5mm，中间层到底层厚度0.3-0.8mm。
8.如权利要求1或2所述的无线IC卡，其特征在于所述的射频IC卡顶层和底层板厚1.5mm长和宽为15*17.6mm，介电常数4.15，全部采用FR4材料，全部取消阻焊层；而Top片顶层到中间层厚度0.5mm，中间层到底层厚度1mm；Bottom片顶层到中间层厚度1mm，中间层到底层厚度0.5mm。
全文摘要
一种用于机车监控装置数据读写与存储的无线IC卡，采用无线IC卡，其特点在于无线IC卡为射频IC卡，射频IC卡主要包含能量供给单元、信号“写”通路、信号“读”通路和信息存储单元四个部分；其中，能量供给单元由感应线圈、整流器组成，其功能是接收读卡器提供的低频交流能量，并整流为直流能量，以提供存储卡工作的直流能量；信号“写”通路，由3路调制的微波信号分别将数据、时钟和片选信号通过耦合通路传输到IC卡上，解调后写入存储器。每一个通路分别包含微波耦合器、检波器；信号“读”通路由一路下传载波通路和一路“读”数据通路组成；“读”通路由下传载波耦合器、倍频调制器、“读”数据载波耦合器组成；信息存储单元为串行flash存储器。
文档编号G06K19/077GK1845130SQ20061003161
公开日2006年10月11日 申请日期2006年5月9日 优先权日2006年5月9日
发明者陈颖, 吴君, 曹磊 申请人:株洲南车时代电气股份有限公司