一种地铁专用读卡器综合测试台及测试方法与流程

本发明属于电子信息技术领域，具体涉及一种地铁专用读卡器综合测试台及测试方法。

背景技术：

轨道交通自动售检票(afc)系统是地铁交通运营管理的核心，直接服务于乘客，在为乘客提供自动售检票服务的同时，也为地铁交通运营公司的科学管理提供可靠数据。轨道交通afc系统，主要由读卡器、票卡、票卡处理软件一起组成。其中，读卡器作为重要部件，被广泛应用于闸机、自动售票机、半自动售票机、自动充值机和自助查询机中，实现对票卡的读写。为了应对地铁网络化运营的要求，轨道交通afc系统的读卡器采用专用读卡器，该类型读卡器将票卡处理流程统一部署于读卡器内部，由读卡器独立完成票卡处理业务。

由于轨道交通建设周期长，工程量大等特点，不同线路中afc系统往往选择不同的系统集成商和设备供应商，产品质量、特点良莠不齐。对于运营单位而言，为了规避风险，保证运营水平及运营效益，有必要在设备投入运营使用前进行完整可靠性的测试和性能调校。目前已有的测试方法和调校设备只能对读卡器的功能进行测试，且需要借助专业的仪器，如网络分析仪，高频示波器等，同时，需要检测和调校人员有较深的专业知识和较高的专业技能；而对读卡器的重要部件之一的天线，是读卡器调校中最难的部分，目前还没有相关测试设备对其进行测试；最重要的，由于地铁交通的快速性、客流大及站点的分散的特点，要求测试设备具有小巧、便携、易用等特点，保证运营过程中读卡器出现问题时能现场测试、现场维修，第一时间恢复正常并投入运营。因此需要开发一种能极大简化检测流程、缩短检测时间、轻便易用的读卡器测试设备。

技术实现要素：

本发明的目的就是针对上述技术的不足，提供一种可以在不需要专业仪器的情况下对读卡器和读卡器天线进行检测的地铁专用读卡器综合测试台及测试方法。

为实现上述目的，本发明所设计的地铁专用读卡器综合测试台，包括两个不同放大倍数的感应线圈、采集所述感应线圈感应信号的采集板、与所述采集板双向通讯的控制板、与所述控制板双向通讯的串口、与所述控制板输出端相连的显示屏及与所述控制板输入端相连的触摸屏。

进一步地，所述控制板包括控制板mcu、存储芯片、控制板串口、控制板网口、usb接口及并行接口，所述存储芯片、所述控制板串口和所述控制板网口均与所述控制板mcu双向通讯，所述usb接口和所述并行接口分别与所述控制板mcu相连；

所述采集板包括采集板mcu、采集板网口、a/d采样转换器、第一采集通道及第二采集通道，所述采集板网口和所述a/d采样转换器均与所述采集板mcu双向通讯，所述第一采集通道和所述第二采集通道分别与所述a/d采样转换器相连；

两个不同放大倍数的感应线圈均为环状感应线圈且呈上下正对叠放布置；

其中，所述第一采集通道与一个环状感应线圈的端引线相连，所述第二采集通道与另一个环状感应线圈的端引线相连，所述控制板网口通过导线与所述采集板网口双向通讯，所述并行接口与所述显示屏相连，所述usb接口与所述触摸屏相连。

进一步地，每个所述环状感应线圈的环内面积为读卡器线圈面积的1/5～1/3。

进一步地，所述控制板mcu包括主模块、显示模块、计算模块、控制模块、参数管理模块、文件管理模块、网络接口、串口接口、数据解析模块、文件保存模块和文件导出模块，所述显示模块、所述计算模块、所述控制模块、所述参数管理模块和所述文件管理模块均与所述主模块相连，所述网络接口、所述串口接口和所述数据解析模块均与所述控制模块相连，所述文件保存模块和所述文件导出模块均与所述文件管理模块相连。

进一步地，一个所述感应线圈的放大倍数为1倍，另一个所述感应线圈的放大倍数为2～4倍。

一种如上述所述地铁专用读卡器综合测试台的测试方法，所述测试方法如下：

将读卡器连接串口，点击显示屏上的票卡功能测试按钮，触摸屏将点击票卡功能测试按钮的测试信号输送至控制板mcu，控制板mcu根据测试信号生产预设交易额和测试命令，并输送至串口，然后通过串口控制读卡器进行模拟交易流程，读卡器模拟交易完成后将交易结果通过串口输送至控制板，并将交易结果与预设交易额进行比对，若交易结果与预设交易额相等则读卡器票卡功能正常，然后控制板计算读卡器处理票卡的交易时间，并将结果输送至显示屏，若交易结果与预设交易额不相等则读卡器票卡功能不正常，并将结果输送至显示屏。

一种如上述所述地铁专用读卡器综合测试台的测试方法，所述测试方法包括如下步骤：

将环状感应线圈靠近读卡器天线，采集板通过第一采集通道对一个环状感应线圈的谐振波形进行采样得到第一采样数据，采集板通过第二采集通道对另一个环状感应线圈的谐振波形进行采样得到第二采样数据，第一采集通道和第二采集通道将第一采样数据和第二采样数据输送至a/d采样转换器，若第二采样数据未超出a/d采样转换器的测量量程，则采集板mcu将第二采样数据通过采集板网口输送至控制板，控制板根据接收的第二采样数据进行分析和计算，并通过fft算法对时域数据进行解析，并转换成频域数据，频域数据的纵轴最大值对应读卡器天线的磁场强度值，频域数据横轴最大值对应读卡器天线的谐振频率值，并将结果输送至显示屏；若第二采样数据超出a/d采样转换器的测量量程，则采集板mcu将第一采样数据通过采集板网口输送至控制板，控制板根据接收的第一采样数据进行分析和计算，并通过fft算法对时域数据进行解析，并转换成频域数据，频域数据的纵轴最大值对应读卡器天线的磁场强度值，频域数据横轴最大值对应读卡器天线的谐振频率值，并将结果输送至显示屏。

一种如上述所述地铁专用读卡器综合测试台的测试方法，所述测试方法包括如下步骤：

将环状感应线圈靠近读卡器天线，采集板通过第一采集通道对一个环状感应线圈的若干个测试点磁场强度进行采样得到第一采样数据，采集板通过第二采集通道对另一个环状感应线圈的若干个测试点磁场强度进行采样得到第二采样数据，第一采集通道和第二采集通道将第一采样数据和第二采样数据输送至a/d采样转换器，若第二采样数据未超出a/d采样转换器的测量量程，则采集板mcu将第二采样数据通过采集板网口输送至控制板，控制板通过等梯度插值算法对第二采样数据进行插值拟合，得出读卡器天线磁场强度分布结果，并将结果输送至显示屏；若第二采样数据超出a/d采样转换器的测量量程，则采集板mcu将第一采样数据通过采集板网口输送至控制板，控制板通过等梯度插值算法对第一采样数据进行插值拟合，得出读卡器天线磁场强度分布结果，并将结果输送至显示屏。

进一步地，所述若干个测试点包括至少五个测试点，五个测试点包括读卡器天线中心点、读卡器四周边框各一个点。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明是基于嵌入式技术开发的专门针对地铁专用读卡器进行性能综合测试的综合测试台，既能够对读卡器的票卡功能进行测试，又能够对读卡器天线谐振频率、读卡器天线磁场强度及其分布进行测试；只需在触摸屏上点击即可进行测试并在测试完成后直接显示结果，无需借助如网络分析仪，高频示波器等专业设备；体积小、重量轻、集成度高，方便携带，特别适合地铁交通站点分散且需现场测试的要求。

附图说明

图1为本发明地铁专用读卡器综合测试台的结构模块示意图；

图2为图1中采集板结构模块示意图；

图3为图1中控制板结构模块示意图；

图4为图3中控制板mcu结构模块示意图。

图中各部件标号如下：

感应线圈1、采集板2(其中：采集板mcu21、a/d采样转换器22、第一采集通道23、第二采集通道24、采集板网口25)、控制板3【其中：控制板mcu31(其中：主模块310、显示模块311、计算模块312、控制模块313、参数管理模块314、文件管理模块315、网络接口313a、串口接口313b、数据解析模块313c、文件保存模块315a、文件导出模块315b)、存储芯片33、控制板串口32、控制板网口34、usb接口35、并行接口36】、显示屏4、触摸屏5、串口6。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示的地铁专用读卡器综合测试台，包括两个不同放大倍数的感应线圈1、采集感应线圈1感应信号的采集板2、与采集板2双向通讯的控制板3、与控制板3双向通讯的串口6、与控制板3输出端相连的显示屏4及与控制板3输入端相连的触摸屏5；其中，感应线圈1用于耦合拾取待测读卡器天线的信号，两个不同放大倍数的感应线圈1均为环状感应线圈且呈上下正对叠放布置，一个环状感应线圈的放大倍数为1倍，另一个环状感应线圈的放大倍数为2～4倍，本实施例优选为4倍，每个环状感应线圈均由漆包细铜丝绕制而成，且环内面积为读卡器线圈面积的1/5～1/3，优选为1/4。

结合图3所示，控制板3包括控制板mcu31、存储芯片33、控制板串口32、控制板网口34、usb接口35及并行接口36，存储芯片33、控制板串口32和控制板网口34均与控制板mcu31双向通讯，usb接口35和并行接口36分别与控制板mcu31相连；控制板网口34用于与采集板进行通讯，实现命令下发和数据上传；存储芯片33用于存储程序和数据；控制板mcu31是整个控制板的控制核心，其通过读取指令、指令译码和执行指令的过程在软件支撑下实现界面输出显示、参数和操作指令的输入、采集指令的下发和采集数据的接收、数据的处理和计算以及文件管理等功能；控制板串口32用于程序下载、调试和数据的导入导出，以及读卡器基本功能的测试；

结合图2所示，采集板2包括采集板mcu21、采集板网口25、a/d采样转换器22、第一采集通道23及第二采集通道24，采集板网口25和a/d采样转换器22均与采集板mcu21双向通讯，第一采集通道23和第二采集通道24分别与a/d采样转换器22相连；其中，采集板mcu21的控制中枢；采集板网口25进行网络通讯，以接收控制板发送的采集命令，并根据采集命令控制a/d采样转换器22采集第一采集通道23和第二采集通道24的数据，采集完成后通过采集板网口25将数据传送给控制板3，供控制板3运算和处理；a/d采样转换器22为超高速a/d采样转换器，采样率105mhz、采样分辨率12bit、量化误差为1个lsb。

其中，第一采集通道23与一个环状感应线圈1的端引线相连，第二采集通道24与另一个环状感应线圈1的端引线相连，控制板网口34通过导线与采集板网口25双向通讯，串口6与控制板串口32双向通讯，sb接口35与显示屏4相连，并行接口36与触摸屏5相连；

另外，如图4所示，控制板mcu31包括主模块310、显示模块311、计算模块312、控制模块313、参数管理模块314、文件管理模块315、网络接口313a、串口接口313b、数据解析模块313c、文件保存模块315a和文件导出模块315b；其中，主模块310负责系统设置管理及各个子模块的调度，显示模块311负责所有界面的输出显示及信息的输入，计算模块312负责对采集的数据进行计算、处理，控制模块313负责硬件控制、通讯控制及命令下发等功能，参数管理模块314负责管理所有参数配置功能，文件管理模块315负责数据文件保存及导出功能；显示模311块、计算模块312、控制模块313、参数管理模块314和文件管理模块315均与主模块310相连，网络接口313a、串口接口313b和数据解析模块313c均与控制模块313相连，文件保存模块315a和文件导出模块315b均与文件管理模块315相连。

本发明地铁专用读卡器综合测试台的测试方法如下：

将读卡器连接串口6，点击显示屏4上的票卡功能测试按钮，触摸屏5将点击票卡功能测试按钮的测试信号输送至控制板mcu31，控制板mcu31根据测试信号生产预设交易额和测试命令，并输送至串口6，然后通过串口6控制读卡器进行模拟交易流程，读卡器模拟交易完成后将交易结果通过串口6输送至控制板3，并将交易结果与预设交易额进行比对，若交易结果与预设交易额相等则读卡器票卡功能正常，然后控制板计算读卡器处理票卡的交易时间，并将结果输送至显示屏4，若交易结果与预设交易额不相等则读卡器票卡功能不正常，并将结果输送至显示屏4。

将感应线圈1靠近读卡器天线，采集板2通过第一采集通道23对一个环状线圈的谐振波形进行采样得到第一采样数据，采集板2通过第二采集通道24对另一个环状线圈的谐振波形进行采样得到第二采样数据，第一采集通道23和第二采集通道24将第一采样数据和第二采样数据输送至a/d采样转换器22，若第二采样数据未超出a/d采样转换器22的测量量程，则采集板mcu21将第二采样数据通过采集板网口25输送至控制板3，控制板3根据接收的第二采样数据进行分析和计算，并通过fft算法对时域数据进行解析，并转换成频域数据，频域数据的纵轴最大值对应读卡器天线的磁场强度值，频域数据横轴最大值对应读卡器天线的谐振频率值，并将结果输送至显示屏4；若第二采样数据超出a/d采样转换器22的测量量程，则采集板mcu21将第一采样数据通过采集板网口25输送至控制板3，控制板3根据接收的第一采样数据进行分析和计算，并通过fft算法对时域数据进行解析，并转换成频域数据，频域数据的纵轴最大值对应读卡器天线的磁场强度值，频域数据横轴最大值对应读卡器天线的谐振频率值，并将结果输送至显示屏4。

将感应线圈1靠近读卡器天线，采集板2通过第一采集通道23对一个环状线圈的若干个测试点磁场强度进行采样得到第一采样数据，采集板2通过第二采集通道24对另一个环状线圈的若干个测试点磁场强度进行采样得到第二采样数据，第一采集通道23和第二采集通道24将第一采样数据和第二采样数据输送至a/d采样转换器22，若第二采样数据未超出a/d采样转换器22的测量量程，则采集板mcu21将第二采样数据通过采集板网口25输送至控制板3，控制板3通过等梯度插值算法对第二采样数据进行插值拟合，得出读卡器天线磁场强度分布结果，并将结果输送至显示屏4；若第二采样数据超出a/d采样转换器22的测量量程，则采集板mcu21将第一采样数据通过采集板网口25输送至控制板3，控制板3通过等梯度插值算法对第一采样数据进行插值拟合，得出读卡器天线磁场强度分布结果，并将结果输送至显示屏4。

上述若干个测试点包括至少五个测试点，五个测试点包括读卡器天线中心点和读卡器四周边框各一个点，为了保证测量的准确也可选择更多的测试点。

采用不同放大倍数的感应线圈去耦合读卡器天线信号，当放大4倍后的耦合信号未超出a/d采样转换器的量程时，计算结果采用放大4倍后的耦合信号，否则采用放大1倍的耦合信号，系统自动适应被测试的天线，这种测试方式在不降低采样精度的同时，扩大了采样范围，无论信号很小或很大都可以自动处理。

本发明是基于嵌入式技术开发的专门针对地铁专用读卡器进行性能综合测试的综合测试台，既能够对读卡器的票卡功能进行测试，又能够对读卡器天线谐振频率、读卡器天线磁场强度及其分布进行测试；只需在触摸屏上点击即可进行测试并在测试完成后直接显示结果，无需借助如网络分析仪，高频示波器等专业设备；体积小、重量轻、集成度高，方便携带，特别适合地铁交通站点分散且需现场测试的要求。