具有刷卡信息反馈的磁条读取器的制造方法
【专利说明】具有刷卡信息反馈的磁条读取器
[0001]对相关共同待决申请的交叉引用
[0002]本申请要求2013年2月6日提交的题为“具有刷卡信息反馈的磁条读取器”的序列号为61/736，116的美国临时专利申请的权益，该临时专利申请与本申请被共同转让给本申请人，其内容通过参考明确并入本文中。
发明领域
[0003]本发明涉及能够提供刷卡信息反馈的磁条读取器的系统和方法。
[0004]发明背景
[0005]磁条卡用于在磁条内存储各种类型的数据。它们在不同的领域中应用，包括支付卡、礼品卡、安全访问控制系统、身份识别系统及玩具等。磁条卡包括一个附着有磁条的塑料或纸质卡片。通过对嵌入在磁条内的铁基铁磁性颗粒的磁化状态进行修改，数据被磁性编码在磁条上。通常会有三个数据轨道被编码到磁条上。数据可使用磁卡读卡器进行检索。
[0006]磁卡读卡器包括一个读取磁头和一个相邻的刷卡槽。读取磁头包括一个磁性传感器，其在一个示例中为电磁线圈。磁卡读卡器的磁条从所述槽刷过，刷卡动作会产生一个模拟磁信号，该信号被相邻的读取磁头的磁性传感器所拾取。模拟磁信号包括磁条的磁性编码数据。带有磁性编码数据的模拟磁信号的强度通常较弱，因此读取磁头与磁条需要紧密接触，以获得“正常(good)”的信号读取。在手动操作的磁卡读卡器中，刷卡槽包括两个相对的壁，读取磁头被置于其中一个壁上，使得当磁卡的磁条被置于槽内时，卡的磁条与读取磁头会对准位置。读取磁头通常被置于一个金属隔室内，隔室内还包括所有电子电路。在大多数情况下，磁条从两个方向均可读取，也就是说，可以从槽的任何一端开始刷过磁卡。
[0007]磁条卡相比其他卡技术更为廉价，且易于编程。然而，磁条技术也容易发生误读、卡磨损和数据破坏的情况。因此，在某些情况下，磁卡读卡器可能无法成功读取磁卡刷卡信息。这种情况可能有多种原因，包括刷卡速度和均匀度、卡对准度、磁性编码数据的劣化以及读取磁头故障等。
[0008]当磁卡读取失败时，用户通常必须重新尝试刷卡。然而，在没有任何出错反馈的情况下，用户无法知晓前次刷卡的失败原因以及如何进行纠正。因此，有反馈信息的磁卡读卡器在提高读卡失败后的磁卡读取成功率方面将非常有用。
[0009]发明概况
[0010]本发明提供一种新的有刷卡信息反馈的磁卡读卡器模块。本特性可大大改善磁卡读卡器的用户体验，有助于对读卡失败的原因作出诊断。
[0011]一般而言，在一方面，本发明提供一种磁卡读卡器模块，其包括磁性传感器及相邻的槽、微控制器以及应用件。该磁性传感器被配置以拾取由磁条刷过所述槽所产生的模拟磁信号。该磁条被附着于卡片上，并包括带有磁性编码数据的轨道。该微控制器被配置以将模拟磁信号转换为数字信号，该应用件被配置以对数字信号进行分析，并进行数字信号的软判决解码，并生成输出，其中所述输出包括磁性编码数据和辅助信息(Sideinformat1n)，所述辅助信息提供刷卡信息反馈。
[0012]本发明的这一方面的实现方式可能包括以下特征中的一种或多种。该磁卡读卡器模块还包括放大器和整流电路，模拟磁信号经放大器进行放大，并由整流电路进行整流，由此生成一系列方形脉冲。应用件包括一个沿检测解码算法，其被配置以确定两个连续的经整流的脉冲的上升沿和/或下降沿之间的间距。所确定的间距被用作软判决参数。被远距离隔开的两个连续的经整流的脉冲的上升沿和/或下降沿，表示磁条刷速较快。当两个连续的经整流的脉冲的上升沿和/或下降沿之间的间距相当于或大于其高度时，其为远距离隔开。被近距离隔开的两个连续的经整流的流脉冲的上升沿和/或下降沿，表示磁条刷速较慢。当两个连续的经整流的脉冲的上升沿和/或下降沿之间的间距小于其高度时，其为近距离隔开。磁卡读卡器模块还包括放大器和模数转换器(ADC)。模拟磁信号经放大器放大，并由ADC转换为一个数字信号。通过确定数字信号中的峰值的位置，并确定连续峰值之间的间距，应用件对数字信号进行解码。所确定的间距被用作软判决参数。微控制器还被配置以确定磁条刷动速度，并提供磁条刷动诊断信息。磁条刷动诊断信息包括磁条刷动速度与时间的关系图。磁条刷动速度与时间的关系图还包括刷动速度的上限和下限。辅助信息还被配置为由软件命令或硬件配置进行控制。辅助信息还被配置为由输入引脚进行控制。磁性编码数据还包括错误检测代码。该错误检测代码包括对每个已编码字符的一个校验位，并且该应用件还被配置以确定校验错误位的位置。错误检测代码还包括对每个数据轨道的一个纵向校验位，并且该应用件还被配置以确定纵向校验错误位的位置。
[0013]一般而言，在另一个方面，本发明提供一种用于读取在磁条内编码的数据的方法，其包括以下步骤。提供一个包括磁性传感器和相邻槽的磁卡读卡器。磁性传感器被配置以拾取磁条刷过槽所产生的模拟磁信号。磁条被附着于一个卡片上，并包括带有磁性编码数据的轨道。接下来，提供被配置为将模拟磁信号转换为数字信号的微控制器。该微控制器还被配置以对数字信号进行分析，并进行数字信号的软判决解码，并生成输出，其中所述输出包括磁性编码数据和辅助信息，所述辅助信息提供刷卡信息反馈。
[0014]附图简要说明
[0015]图1所示为一个读取磁头模块的简化框图；
[0016]图2所示为本发明的一种读取磁头模块的简化框图；
[0017]图3所示为由图2中的读取磁头所读取的磁通信号的一个典型片段；
[0018]图4所示为所述磁通信号在通过整流电路之后的一个典型片段；
[0019]图5所示为所述磁通信号的一个典型片段及其在模数转换过程中的采样值；
[0020]图6所示为一个包括整流电路的读取磁头模块的一种可能的实施例的框图；
[0021]图7所示为一个包括模数转换电路的读取磁头模块的一种可能的实施例的框图；
[0022]图8A所示为刷动速度随时间的变化图，其表明在刷动开始时速度过低，而在临近刷动结束时速度过高；
[0023]图SB所示为刷动速度随时间的变化图，其表明用户重新调整其刷动行为，以使刷动速度落入速度限值范围内。
[0024]发明详细说明
[0025]如上所述，在一些情况下，磁卡读卡器可能无法成功读取磁卡刷卡信息。这种情况可能有多种原因，包括刷卡速度和均匀度、卡对准度、磁性编码数据的劣化以及读取磁头故障等。
[0026]具体而言，刷卡的方式和速度会影响磁条读取的成功率。过快、过慢或速度不均匀或其他不顺利的刷卡通常会导致读卡失败。另一种可能的原因是磁性编码数据的劣化。信号弱、数据错误或轨道损坏可能使数据轨道无法读取。当然，另一种可能的原因是磁卡读卡器本身的故障。磁条与磁卡读卡器之间未对准也是一个可能的因素。其原因可能是磁卡、磁卡读卡器或刷卡动作的问题。
[0027]在多数磁卡读卡器模块中，轨道数据输出是对由读取磁头所拾取的模拟磁信号的“硬解码”。“硬解码”或“硬判决”或“硬判决解码器”是指以在一组可能值的固定集合(即二进制中的O或I)中所取的数据上进行工作的解码机制或解码器。在硬判决之后，关于磁卡读取的任何信息均会丢失。然而，原始磁信号包括的信息要多得多，这些信息可能有助于确定磁卡读取失败的原因。
[0028]当一次磁卡读取失败时，用户通常必须重新尝试刷卡。然而，在没有任何出错反馈的情况下，用户无法知晓前次刷卡的失败原因以及如何对其进行纠正。因此，具有反馈信息的磁卡读卡器在提高读卡失败后的磁卡读取成功率方面将非常有用。刷卡信息反馈使用户可以调整刷卡速度或刷卡方式，以识别失败的可能原因，或者，如果用户获知磁卡数据已损坏，则可减少重试次数。
[0029]本发明提供一种基于“软解码”机制或“软判决解码器”、能提供刷卡信息反馈的新的磁卡读卡器模块。“软解码”或“软判决”或“软判决解码器”是指一类算法，该类算法用于对已用纠错代码进行编码的数据进行解码。除了在一组可能值的固定集合(即二进制中的O或I)中的“硬判决”数据之外，对“软判决解码器”的输入还可能在中间值的整个范围内取得。这一额外信息指示了每个输入数据点的可靠性，用于提供更好的原始数据值。因此，在存在数据损坏的情况下，软判决解码器通常比硬判决解码器表现更好。
[0030]参见图1，读取磁头模块200通常包括一个读取磁头202和一个微控制器或解码器203。读取磁头202包括一个磁性传感器，其拾取一个模拟磁通信号201，并将输入磁通信号201转换为一个电信号。模拟磁通信号201包括磁条的磁性编码数据。微控制器或解码器电路203将电信号转回为在磁条的轨道上编码的数据，并输出将供其他电路使用的数字轨道数据204。输出数据204是“硬判决解码器”的结果，其具有一组可能值(即二进制的O或I)的固定集合。因此，当一次读卡失败时，没有提示任何关于为何刷卡失败的反馈。
[0031]参见图2，本发明的读取磁头模块210包括读取磁头212、微控制器213和应用件215。读取磁头212包括一个磁性传感器，其拾取一个模拟磁通信号211，并将磁通信号211转换为一个电信号。微控制器213和应用件215处理该电信号，以基于“软判决解码器”机制来提取数值。微控制器213基于由“软判决解码器”机制所执行的分析，输出刷卡信息(或辅助信息)214