一种智能读写器及其通信方法
【专利摘要】本发明涉及一种读写器。在机壳中，由控制芯片与数据通信电路(USB/RS232/以太网/UART/SPI)、按键输入电路、显示电路、输入信号识别电路、声波通信电路电连接。主要解决目前读写器不能与手机、平板电脑等智能终端设备直接进行数据通信问题。为了克服现有技术的不足，本发明采用声波通信方式使读写器与手机、电脑等设备直接联机，使读写器可以直接与手机或电脑等智能终端进行数据通信。
【专利说明】一种智能读写器及其通信方法
[0001]
【技术领域】
[0002]本发明涉及一种读写器。
【背景技术】
[0003]现有的各类读写器，用于读写非接触式IC卡、接触式IC卡、磁卡，射频卡、RFID等。一般内置安全认证SAM模块，支持磁卡、非接触智能卡、电子标签、CPU卡、存储卡等。多数机种配有SAM卡、USB/RS232与电脑的通讯接口及按键、显示、蜂鸣等人机交互界面。适用于金融联网电子支付、医保医院终端、会员积分管理、商业、零售业、服务业收银系统，会员消费系统等场合。
[0004]目前，由RFID衍生出的NFC (Near Field Communication近距离无线通信技术)已逐步应用到手机支付(电子钱包)，很多品牌的手机通过内部植入RFID芯片，只需像刷公交卡一样把手机往专用的读写器上一刷，就能实现支付。
[0005]这种基于RFID技术的NFC通信，需要在手机上额外增加RFID芯片，或采用专用的SIM卡，因此，需要用户更换手机，不利于初期迅速推广普及。
[0006]
【发明内容】
:
本发明的目的在于提供一种不需要在手机上增加RFID芯片或更换SIM卡，即可直接进行数据通信的智能读写器，主要解决现有读写器只能与安装了 RFID芯片的手机直接通信的问题。
[0007]本发明的目的是通 过下述技术方案实现的:
一种智能读写器，在塑壳中，由控制芯片与数据通信电路、按键输入电路、显示电路、输入信号识别电路、声波通信电路电连接，其特征是:控制芯片与声波通信电路连接，通过声波通信电路单向接收或双向收发特定编码格式的声波，声波的频率范围为:音频和/或超声波频率。
[0008]所述的声波通信电路，其特征在于:由声波编解码芯片和声波接收电路和声波发射电路组成双向收发声波通信电路。
[0009]所述的声波通信电路，其特征在于:由声波编解码芯片和声波接收电路组成单向接收声波通信电路。
[0010]一种智能读写器，在塑壳中，由控制芯片与数据通信电路、按键输入电路、显示电路、输入信号识别电路、声波通信电路电连接，其特征是:控制芯片与声波收发电路或声波接收电路连接，双向收发或单向接收特定编码格式的声波，声波的频率范围为:音频和/或超声波频率。
[0011]所述的控制芯片，其特征在于:控制芯片包含声波解码电路和解码软件或包含声波编解码电路和编解码软件。
[0012]一种智能读写器无线通信方法，其特征是:采用声波通信，用二个或二个以上不同的声波载频分别代表不同的码元，通过声波通信电路对接收到的声波进行解码和/或对发出的声波进行编码，单向接收或双向收发特定编码格式及特定频率的声波，进行数据通信，声波的频率范围为:音频和/或超声波频率。
[0013]本发明对比现有技术，具有以下创新点:
1.采用声波无线通信方式，将声波作为无线载波，并对声波进行编码和解码，实现短距离无线传输。
[0014]2.在智能读写器内配有声波通信电路，可以单向接收或双向收发具有特定编码格式的声波，并对其进行解码或编解码。
[0015]3.在手机或平板电脑或电脑等智能终端设备中安装控制软件，该软件具有声波编解码控制程序，通过手机或电脑等设备的MIC和扬声器，接收和发送特定编码格式的声波。
[0016]本发明对比现有技术，具有以下显著优点:
1.读写器可以直接与手机或电脑等智能终端设备联机，手机或电脑等智能终端设备不需要安装其它硬件电路，如RFID芯片、SIM卡等。
[0017]2.采用声波通信，只需要安装软件，并且通讯距离可通过音量调节，成本低、使用方便。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是声波双向通/[目方法不意图。
[0019]图2是声波单向通信方法示意图。
[0020]图3是控制芯片与声波通信电路组成的双向收发实施例电路结构图。
[0021]图4是控制芯片与声波通信电路组成的单向接收实施例电路结构图。
[0022]图5是一个双向通信的声波通信电路原理图。
[0023]图6是声波编解码芯片内部的A/D采样电路和D/A数模转换电路结构图。
[0024]图7是控制芯片直接与声波收发电路连接的一个双向通信电路结构图。
[0025]图8是控制芯片直接与声波接收电路连接的一个单向通信电路结构图。
[0026]图9是本发明的一个简单应用产品原理图不例。
[0027]图10是本发明的一个带人机操作界面的简单产品原理图示例。
[0028]图11是本发明的一个含非接触卡读取的产品原理图示例。
【具体实施方式】
[0029]通过以下实施例的说明将有助于理解本发明，但并不限制本发明的内容。
[0030]本发明采用声波通信的方法如图1所示，手机、电脑、平板电脑等智能终端设备与读写器通过声波进行无线数据通信。声波频率采用音频20-20KHZ和大于20KHz的超声波频率，其中，主要采用5KHz?25KHz的声波频率。在特定的声波通信协议中，采用一个或多个不同的声波频率作为载波，按照特定的编码格式，进行数据通信。
[0031]用户在手机、平板电脑等智能终端设备上的信息通过控制软件转换为数据指令，按照特定的声波通信协议格式，对声波进行编码，通过声波发送电路将以声波为载波的指令发送给读写器。
[0032]读写器的声波通信电路通过声波接收电路接收到声波指令后，对其进行解码，获得符合相同声波通信协议的指令，通过数据线(SP1、UART, I2C、232或自定义等)将指令传送给控制芯片(MCU)，控制芯片根据收到的指令在显示电路上显示相应信息或通过数据通信接口(USB、RS232、SP1、UART、以太网接口)将收到的信息转发给读写器所连接的设备(如电脑、收银机、服务器等)。
[0033]当读写器需要将信息传送给手机等智能终端设备时，控制芯片将待传输的数据信息通过数据线(SP1、UART, I2C、232或自定义等)传给声波通信电路，按照特定的声波通信协议格式，通过声波通信电路进行编码，转换为声波信号，通过声波发送电路将指令发送给手机或平板电脑等智能终端设备。
[0034]手机、电脑等智能终端设备通过声波接收电路接收到声波指令后，由控制软件对接收到的声波进行解码，获得相应的数据指令，在控制软件中对该指令进行相关处理。
[0035]以上是声波双向通信的方法说明，如图1所示。采用声波双向通信的方法，信息可以在手机、平板电脑等智能终端设备与读写器之间进行双向通信，该方法可以有效解决通信过程中的数据丢失或误码问题。
[0036]如果考虑到产品的成本，也可以采用声波单向通信的方式，如图2所示。在图2中，读写器的声波通信电路中只有声波单向接收，没有声波发送功能。声波通信电路通过声波接收电路接收到声波指令后，对其进行解码，获得符合相同通信协议的指令，通过数据线将指令传送给控制芯片(MCU)，控制芯片根据收到的指令在显示电路上显示相应信息或通过数据通信接口(USB、RS232、SP1、UART、以太网接口)将收到的信息转发给读写器所连接的设备(如电脑、收银机、服务器等)。
[0037]采用图2所示的声波单向通信方式，用户单向的将手机、电脑等智能终端设备上的信息传送给读写器，而不能获取读写器的状态信息，该方法适用于对成本要求较高或对功能要求较低的产品中。
[0038]本发明中，读写器除了可以通过声波与手机、电脑等智能终端设备通信外，也可以根据产品需要，采用多种通信方式并存的模式获取其它设备或卡的信息。比如:增加读写非接触式IC卡、接触式IC卡、磁卡，射频卡、RFID、CPU卡、存储卡等电路，如图1和图2中读写器的输入信号识别电路所示。
[0039]实施例1:采用声波通信电路与控制芯片方案
图3、图4、图5、图6是采用声波通信电路和控制芯片结合实现通信功能的方案描述。
[0040]图3是读写器控制芯片(MCU)与声波通信电路组成的双向收发实施例电路结构图。声波通信电路由声波编解码芯片、声波接收电路、声波发射电路组成双向收发声波通信电路。声波接收电路接收外部的声音信号，传送给声波编解码芯片，通过声波编解码芯片内置的A/D采样电路将模拟量的声波信号转换为数字信号，再经过声波编解码芯片内置解码程序，对20-20KHZ的音频信号和/或大于20KHz的超声波信号(主要为5KHz?25KHz的声波信号)解码，获得相关的指令，声波编解码芯片通过数据线(SP1、UART、I2 C、232或自定义等)将指令传送给控制芯片进出相应处理。
[0041 ] 控制芯片也可以通过数据线(SP1、UART, I2 C、232或自定义等)将指令传送给声波编解码芯片，声波编解码芯片内置的编码程序按照特定的声波通信协议格式，对指令进行编码，再通过声波编解码芯片的D/A转换电路，将数字信号的指令转换为模拟量的声波信号，通过声波发送电路发送。声波频率采用音频20-20KHZ和/或大于20KHz的超声波频率，其中，主要采用5KHz?25KHz的声波频率。
[0042]图4是控制芯片与声波通信电路组成的单向接收实施例电路结构图。声波通信电路由声波编解码芯片和声波接收电路组成单向接收声波通信电路。声波接收电路接收外部的声音信号，传送给声波编解码芯片，通过声波编解码芯片内置的A/D采样电路将模拟量的声波信号转换为数字信号，再经过声波编解码芯片内置解码程序，对20-20KHZ的音频信号和/或大于20KHz的超声波信号(主要为5KHz?25KHz的声波信号)解码，获得相关的指令，声波编解码芯片通过数据线(SP1、UART, I2C、232或自定义等)将指令传送给控制芯片进出相应处理。
[0043]图5是一个双向通信的声波通信电路原理图。声波接收电路2收到的声波信号通过声波编解码芯片I内部的A/D采样电路转换为数字信号，声波编解码芯片I内置的解码程序对数字信号进行解码，转换为相应控制指令，通过数据线4 (本例中采用标准SPI接口)传送给控制芯片。
[0044]声波编解码芯片I也可以将数字指令通过内置的编码程序转换为特定声波通信协议格式的指令，通过内置的D/A数模转换电路转换为模拟量信号，通过声波发送电路3发送。
[0045]图6是声波编解码芯片内部的A/D采样电路和D/A数模转换电路结构图。声波接收电路2收到的声波信号，通过声波编解码芯片I中内置的A/D采样电路5转换为数字信号，再由声波编解码芯片I的内置软件进行解码，获得数字指令。声波编解码芯片I的内置软件将待传送的指令编码为符合特定声波通信协议格式的指令，通过D/A数模转换电路6将指令转换为模拟量的声波信号，通过声波发送电路3对外发送。
[0046]实施例2:读写器控制芯片内置声波编解码方案
图7、图8、图9是读写器控制芯片内置A/D和D/A转换和编解码软件的方案描述。
[0047]图7是读写器控制芯片直接与声波接收、发射电路连接的一个双向通信电路结构图。读写器控制芯片包含声波解码电路和解码软件或包含声波编解码电路和编解码软件。由声波接收电路接收到的模拟量的声波信号经控制芯片内部的A/D采样电路转换为数字信号，再经过控制芯片内置解码程序对20-20KHZ的音频信号和/或大于20KHz的超声波信号(主要为5KHf 25KHz的声波信号)解码，获得相关的指令，由控制芯片根据预置的控制软件，控制显示等人机交互界面或将接收到的数据通过输出控制电路(USB/RS232/以太网/UART/SPI等数据通信口)传送给与本机相连的设备(电脑、收银机、服务器等)。
[0048]控制芯片也可以通过内置的编码程序按照特定的声波通信协议格式，对待发送的指令进行编码，再通过控制芯片内部的D/A数模转换电路，将数字信号的指令转换为模拟量的声波信号，通过声波发送电路发送。声波频率采用音频20-20KHZ和/或大于20KHz的超声波频率，其中，主要采用5KHz?25KHz的声波频率。
[0049]图8是控制芯片直接与声波接收电路连接的一个单向通信电路结构图。控制芯片包含声波解码电路和解码软件或包含声波编解码电路和编解码软件。由声波接收电路接收到的声波信号经控制芯片内部的A/D采样电路转换为数字信号，再经过控制芯片内置解码程序对20-20KHZ的音频信号和/或大于20KHz的超声波信号(主要为5KHz?25KHz的声波信号)解码，获得相关的指令，由控制芯片根据预置的控制软件，控制显示等人机交互界面或将接收到的数据通过输出控制电路(USB/RS232/以太网/UART/SPI等数据通信口)传送给与本机相连的设备(电脑、收银机、服务器等)。
[0050]图9是本发明的一个简单应用产品原理图示例。声波接收电路2收到的声波信号，通过读写器控制芯片11内置的A/D采样电路转换为数字信号，再由读写器控制芯片11的内置解码软件进行解码，获得符合特定声波通信协议格式的指令，根据预置的控制软件，将收到的指令通过输出控制电路7 (本例中为USB数据通信输出)传送给外接的PC机、POS机或其它设备。读写器控制芯片11也可以通过内置的D/A数模转换电路及预置的编码程序，将待发送的指令转换为声波信号，通过声波发送电路3对外发送。
[0051]图10是本发明的一个带人机操作界面的简单产品原理图示例。声波接收电路2收到的声波信号，通过读写器控制芯片11内置的A/D采样电路转换为数字信号，再由读写器控制芯片11的内置解码软件进行解码，获得符合特定声波通信协议格式的指令，根据预置的控制软件，将收到的指令通过输出控制电路7 (本例中为USB数据通信输出)传送给外接的PC机、POS机或其它设备，在人机操作界面8 (LCD显示及按键)上，根据用户操作或收到的指令显示相应信息。读写器控制芯片11也可以通过内置的D/A数模转换电路及预置的编码程序，将待发送的指令转换为声波信号，通过声波发送电路3对外发送。
[0052]图11是本发明的一个含非接触卡读取的产品原理图示例。既可以读取非接触卡也可以通过声波与手机、掌上电脑等智能终端设备通信。
[0053]与手机等终端设备通信时，声波通信电路12通过数据线4与读写器控制芯片11连接，声波接收电路2接收到的声波指令经声波编解码芯片I解码后通过数据线4传送给读写器控制芯片11，读写器控制芯片11根据预置的控制软件，将收到的指令通过输出控制电路7 (本例中为RS232数据通信输出)传送给外接的PC机、POS机或其它设备，在人机操作界面8 (LCD显示及按键)上，根据用户操作或收到的指令显示相应信息。读写器控制芯片11也可以通过数据线4将待发送的指令传送给声波通信电路12，由声波编解码芯片I将待发送的指令转换为声波信号通过声波发送电路3对外发送。
[0054]如果需要读取非接触卡的信息，读写器控制芯片11通过射频信号收发电路13获取非接触卡的信息，并做相应处理。
[0055]以上结合附图对本发明的【具体实施方式】做了说明，但这些说明不能被理解为限制了本发明的范围，本发明的保护范围由随附的权利要求书限定，任何在本发明权利要求基础上的改动都是本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种智能读写器，在塑壳中，由控制芯片与数据通信电路、按键输入电路、显示电路、输入信号识别电路、声波通信电路电连接，其特征是:控制芯片与声波通信电路连接，通过声波通信电路单向接收或双向收发特定编码格式的声波，声波的频率范围为:音频和/或超声波频率。
2.根据权利要求1所述的声波通信电路，其特征在于:由声波编解码芯片和声波接收电路和声波发射电路组成双向收发声波通信电路。
3.根据权利要求1所述的声波通信电路，其特征在于:由声波编解码芯片和声波接收电路组成单向接收声波通信电路。
4.一种智能读写器，在塑壳中，由控制芯片与数据通信电路、按键输入电路、显示电路、输入信号识别电路、声波通信电路电连接，其特征是:控制芯片与声波收发电路或声波接收电路连接，双向收发或单向接收特定编码格式的声波，声波的频率范围为:音频和/或超声波频率。
5.根据权利要求4所述的控制芯片，其特征在于:控制芯片包含声波解码电路和解码软件或包含声波编解码电路和编解码软件。
6.一种智能读写器无线通信方法，其特征是:采用声波通信，用二个或二个以上不同的声波载频分别代表不同的码元，通过声波通信电路对接收到的声波进行解码和/或对发出的声波进行编码，单向接收或双向收发特定编码格式及特定频率的声波，进行数据通信，声波的频率范围为:音频和/或超声波频率。
【文档编号】G06K17/00GK103761540SQ201210031423
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2012年2月14日 优先权日:2012年2月14日
【发明者】陈勇, 李勤 申请人:上海爱加科技有限公司