专利名称：便携式热敏打印设备及读卡方法
技术领域：
本发明涉及一种输入为能读写接触式CPU卡、逻辑加密卡和非接触式RFID射频卡，输出为便携式热敏打印或无线蓝牙方式输出的集成在一起的微型化的输入输出设备及 读卡方法。
背景技术：
便携式热敏打印机在各行各业应用中已经非常普遍，如交警用来打印罚款通知 单，物流用来打印配货回执单，水电抄表用来打印缴费通知单等。一些行业为不断提升自身 的管理水平，提高工作效率，在本行业或本团体内发行各种用户(管理)卡，如交通驾驶卡， 商店会员卡等，这些卡有的是接触式的CPU卡或逻辑加密卡，有的是非接触式的RFID射频 卡。由于无读卡接口，如今的应用中普遍使用的PDA/智能手机+便携式热敏打印机的配置 方式，由于无法读卡，已不能满足应用需求。可以读卡的打印应用方案目前有以下两种方式1.使用打印读卡一体机此种方案使用集读卡、打印、PDA功能于一身的一体机，一体机本身使用通用操作 系统(如WINDOW CE、LINUX)，只要运行不同行业应用软件，就可以应用于不用的行业。此方案的优点一台机器可以完成所有的功能，系统集成较为方便。此方案的缺点1)目前一体机都是进口，价格很贵，大规模推广有一定的难度；2) 一体机由于集成了很多功能，单机体积较大，携带不便。2.使用带读卡功能PDA/智能手机+便携式热敏打印机此种方案的关键在于选择一款带读卡功能的PDA/智能手机，配上目前常用的便 携式热敏打印机，两者之间使用蓝牙通讯。PDA/智能手机读卡处理后将需要打印的数据发 送给打印机，打印机输出相应的结果。此方案的优点是与目前应用非常相似，体积也比较小。此种方案的缺点是选用一款带读卡功能PDA/智能手机非常困难，即便选中某种 PDA或智能手机，也不能满足客户对PDA/智能手机款式、功能的不断变化需求，并且定制一 款这样的机器费用也是相当昂贵的。
发明内容
本发明的目的是提出一种便携式热敏打印的输入输出设备及读卡方法，尤其是 提供一种具有输入功能的、能读写接触式CPU卡、逻辑加密卡和非接触式RFID射频卡，输出 方式为便携式微型热敏打印或通过无线方式输出的一种输入输出设备。在具有现有便携式 热敏打印机的基本功能的基础上增加PSAM卡座、用户卡座，以及RFID射频读卡器。本发明目的还在于提供一种具有授权管理的密钥功能的打印设备，确保使用本 设备的各类执法人员是合法使用者，可以作为打印机打印出合法的执法文书，兼具备二者 功能。如果用户卡里的数据有保密要求，读取这样的数据的加密算法就在PSAM卡里。
本发明的技术方案是便携式热敏打印的输入输出设备及读卡方法，利用输入输出功能集成在一起的微型化的输入输出设备所述微型化的输入输出设备包括便携式热敏 打印机的整机和电子电气架构，包括微处理器和所需要的存储器、用户卡座和PSAM卡座、 智能卡读卡芯片和/或RFID读卡芯片、蓝牙模块和/或红外模块。智能卡读卡芯片连接用 户卡座和PSAM卡座，用于读写用户卡的信息。所述输入方式为通过设置PSAM卡座和用于 读写用户卡的用户卡座(IC卡、磁卡或RFID射频读卡)。另设有红外和/或蓝牙信号输入 方式；读写用户卡时用于读写CPU卡、逻辑加密卡或大部分非接触式RFID射频卡以及接收 通用PDA/智能手机的输入信息；所述输出方式为通过微型热敏打印机在纸介上打印输出 或通过无线蓝牙信号输出；可任一种方式输出，也可以二种方式同时输出；而且是小型化 集成在一起，成为一个手持式的设备；可读写CPU卡、逻辑加密卡或大部分非接触式RFID射 频卡(以下统称IC卡)，要经过PSAM卡认证，即通过授权的PSAM卡座内PSAM卡的信息核 实使读写用户卡的进程启动。用户卡里的数据有保密要求，读取用户的数据的加密算法就 在PSAM卡里，如常用的DES加密算法。便携式热敏打印的输入输出设备，包括便携式热敏打印机的整机和电子电气架 构，包括微处理器和所需要的存储器、用户卡座和PSAM卡座、智能卡读卡芯片和/或RFID 读卡芯片、蓝牙模块和/或红外模块、以及打印机用马达驱动模块、电源管理系统、人机对 话界面等。所述的微处理器是32位处理器，是整个设备的核心。所述的存储器是用于存储控制程序和各类数据的载体。读写用户卡(IC卡、磁卡 或RFID射频读卡)和PSAM卡信息的智能卡读卡芯片连接用户卡座和PSAM卡座，经过PSAM 卡认证，即通过PSAM卡座内PSAM卡的确认使读写用户卡的用户卡座使能。智能卡接口芯 片与CPU通讯接口连接，使用I/O 口模拟总线时序通讯。PSAM卡座，可读PSAM卡，主要用 于安全认证。图2中可采用IS07816用户卡座，是标准大卡座，可以读写C所述的智能卡读 卡芯片同时集成两路智能卡的全部信号，都能够满足IS07816、EMV、GSMll-Il的所有要求。 两路智能卡的接口之间复用一个集成的异步串接口 UART，实现高速、自动的智能卡处理，支 持每个卡的占用，具有独立、可变的波特率。卡接口连接微处理器并由内部时序管理电路控 制，支持自动激活和关闭过程，处理T = 0、T = 1时需要的所有操作和同步协议。所述的蓝牙模块和/或红外模块是用来作为与外部设备通讯的各类标准接口。所述的马达驱动模块是用于驱动打印头电机的。所述的电源管理系统是用于对电池电压进行有效分压和量能控制管理，所述的人 机对话界面是指用于操作的按键、开关和各类指示灯、蜂鸣器等。所述的RFID读卡芯片，具体是采用SPI总线扩展连接，DS8007-ENG+和CPU之间 8位并行总线和专用地址选择(AD3-AD0)，由于该总线接口时序和平台所使用CPU接口总线 时序有差异，所以使用CPU的IO 口模拟DS8007-ENG+的总线接口时序，完成对芯片的操作。本发明设备设有用户卡插卡机构和PSAM卡卡槽，配合相应的卡座，构成了具有防 尘、防水、防倒钩的插拔卡接口，并具有明显的方向标志，方便了用户正确操作。RFID读卡区 域则做了明显的标志，用户只要将应用支持的RFID卡靠近RFID读卡区域一定距离，打印机 接收读卡指令后即可完成读卡操作。通常PSAM卡的用途是用于对使用者的使用权限进行认证或者是进行某种加密算 法的认证，用户卡是用于某种对外部用户实际应用的载体(如读取用户卡里的外部用户信息)。当设备开机时，设备里的控制程序首先根据应用程序的流程，先验证PASM卡的功能， 确认此卡是有效的卡后，(确认使用者的使用权限)，再根据应用程序读取用户卡里的信 息，有的应用场合需要加密算法，则从PASM卡中读取加密算法进行相应的应用。总之，PASM 卡通常作为设备的密钥功能，用户卡是实际应用的功能。读取用户的数据的加密算法就在 PSAM卡里，如常用的DES加密算法。 本发明的有益效果是本发明将便携式热敏打印设备与读卡及其它输入输出设备 结合起来。使打印机具有授权管理的功能，可以作为读卡器也可以作为打印机，兼具备二者 功能。十分方便与现有广泛使用的PDA结合。本发明可以以较少的投入迅速、便捷地实现 带读卡打印需求的系统应用，具有很强的实际应用推广价值。本发明在具有现有便携式热 敏打印机的基本功能的基础上，如热敏打印，蓝牙通讯功能。增加了一个PSAM卡座、用户卡 座，以及RFID射频读卡器。本发明尤其具有授权管理的密钥功能，确保使用本设备的各类 执法人员是合法使用者，防止本设备被不法分子所利用。在确认使用者合法身份之后，本设 备可以作为读卡器读出卡内数据，也可以作为打印机打印出合法的执法文书，兼具备二者 功能。如果用户卡里的数据有保密要求，读取这样的数据的加密算法就在PSAM卡里。
图1为本发明的电路框图；图2为本发明的卡接口部分电路原理图-接触式卡；图3为本发明的卡接口部分电路原理图_非接触式RFID卡；图4为本发明的结构构造图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方案对本发明做进一步的详细说明。参见图1-4，本发明为一种能读写接触式CPU卡、逻辑加密卡和非接触式RFID射频 卡的便携式热敏打印机。图1电路框图中介绍了整个便携式读卡热敏打印机的整机电子电气架构，它包 含了普通便携热敏打印的所有功能部件，如蓝牙模块、RS232串行接口、马达驱动、LED指 示灯、按键、蜂鸣器、锂电池、电源管理系统、热敏打印机，以及控制核心CPU和所需的存储 器。所选CPU的外部资源非常丰富，用IO 口扩展了双智能卡读卡器，用SPI总线扩展了 13.56MHZ RFID读卡器。即组成了该便携式读卡热敏打印机。图2中所述的双智能卡读卡器选用MAXIM公司的低成本、多协议、双接口智能卡 读写芯片DS8007-ENG+，它同时集成两路智能卡的全部信号，都能够满足IS07816、EMV、 GSMll-Il的所有要求。接口之间可以复用一个集成UART，实现高速、自动的智能卡处理，支 持每个卡的占用，具有独立、可变的波特率。卡接口由内部时序管理电路控制，支持自动激 活和关闭过程，处理T = 0、T = 1时需要的所有操作和同步协议。供电不足情况下，还支 持紧急关闭功能。其逻辑电路图如图2所示。用户卡座可以同时兼容CPU卡和逻辑卡，所 以使用了所有卡接口信号。PSAM卡接口只需要支持CPU卡接口，只使用部分卡接口信号。 DS8007-ENG+和CPU之间8位并行总线和专用地址选择(AD3-AD0)，由于该总线接口时序和 平台所使用CPU接口总线时序有差异，所以使用CPU的IO 口模拟DS8007-ENG+的总线接口时序，完成对芯片的操作。Uio为专用多协议智能卡接口芯片，满足IS07816，EMV，GSMl 1-11 等要求；与CPU通讯接口 支持总线模式，由于和ARM接口时序有差异，使用I/O 口模拟总 线时序通讯。PSAM卡座，可读PSAM卡，主要用于安全认证。图2中可采用IS07816用户卡 座，是标准大卡座，可以读写CPU卡，逻辑卡等。图 3 中 13. 56-MHZ RFID 读卡芯片，支持 IS014443A/B，IS015693，Tag_it 等协议， 所述的RFID射频读卡器使用集成了 13. 56MHz下的大部分主动/被动式非接触通信方法和 协议的非接触卡读写芯片，选用TI公司的TRF7960或NXP公司的MF RC523，它们集成了先 进的调制和解调功能，都支持IS014443A/B协议，另外TRF7960还能支持IS015693、Tag-it 通讯协议，MF RC523还能支持MIFARE通讯协议，分别可以满足不同的应用。并且都支持SPI 接口，工作电压宽，功耗低，非常适合手持应用。其逻辑电路图如图3所示，它公开了 TI的 TRF7960逻辑电路，该芯片应用接口简单，与主CPU间使用SPI总线通讯。图4所述的可读写IC卡由可读写一张IC大卡1和一张内置的SAM小卡组成大卡 由用户从机器侧面的插槽中使用；小卡预先内置在机器2里。二张卡的大小不同，使用的场 合不一样。一般大卡用于储存用户信息功能，SAM卡用于身份验证功能。但是它们都符合 IS07816 标准。输出方式为微型热敏打印纸介输出，得到的数据，通过使用微型热敏打印机在纸 介上打印输出。所述的输出方式为通过无线蓝牙信号输出，得到的数据通过无线蓝牙方式 输出。所述的手持式微型是指体积不超过130*80*50，重量不超过250g，可以拿在成人 的手掌里的，使用可拆卸式锂离子电池工作的微型打印机。热敏特征在于使用热敏打印头，在热敏纸张上打印出正确的文字或图像。热敏打印机使用单体式8. 4V锂离子电池组供电。使用外置充电器，既可以对打印 机本体内的电池充电，也可以对充电器上的电池充电。打印机端优先，智能识别。使用本发明设备和通用PDA/智能手机可以轻松构成带读写卡功能的系统应用， 只要PDA/智能手机具有蓝牙通讯功能(带有SPP串行协议)，其款式、品牌、通讯制式可任 意选择。本发明装置和PDA/智能手机之间通过蓝牙进行通讯，需要读卡时，将用户卡片插 入本设备读卡座或靠近读卡区域，PDA/智能手机向本设备发送读卡指令，经过PSAM卡认 证，本设备读卡后将卡片内容发送给PDA/智能手机，PDA/智能手机接收数据并正确处理后 发给本发明设备。1、本发明在电子电气性能方面打印机集成了 PSAM卡、用户卡读卡器，以及RFID 射频卡读卡器，具体应用中用户可以根据自己的需求进行组合选配。1)PSAM卡在应用中主要用于安全认证功能，它能够读写符合IS07816-3协议的 CPU卡，具体应用中主要可以用来实现对用户卡或RFID射频卡写或读的授权，没有经过 PSAM卡的认证，打印机将拒绝对用户卡片的部分功能操作，从而起到授权功能。如果开机时 打印机没有检测到PSAM卡，打印机将会给出报警提示，如蜂鸣器报警。2)用户卡座或RFID射频读卡天线主要用于读写用户卡，用户卡座能够读写符合 IS07816-3协议的CPU卡以及逻辑卡，RFID射频部分则能够读写符合IS014443A/B等协议 的RFID射频卡。通常情况下用户卡都是配发给目标用户，如交通行业配给驾驶员，商场配 给会员，目标用户在一些情况下需要出示用户卡，如违章，会员打折，这时打印机就作为读卡器读出需要的卡片内容。如果用户卡片插入方向错误，或插入其他卡片，打印机也会给出 报警，如果插入金属卡片等破坏性卡片，打印机内部会自动进入保护状态，如断电，避免破 坏发生。2、外观结构方面打印机上设计了用户卡插卡机构和PSAM卡卡槽，配合相应的卡 座，构成了具有防尘、防水、防倒钩的插拔卡接口，并具有明显的方向标志，方便了用户正确 操作。RFID读卡区域则做了明显的标志，用户只要将应用支持的RFID卡靠近RFID读卡区 域一定距离，打印机接收读卡指令后即可完成读卡操作。
使用该设备和通用PDA/智能手机可以轻松构成带读写卡功能的系统应用，只要 PDA/智能手机具有蓝牙通讯功能(带有SPP串行协议)，其款式、品牌、通讯制式可任意选 择。本发明设备和PDA/智能手机之间通过蓝牙进行通讯，需要读卡时，将用户卡片插入本 设备读卡座或靠近读卡区域，PDA/智能手机向本设备发送读卡指令，经过PSAM卡认证，即 通过授权的PSAM卡座内PSAM卡(管理卡)的信息核实，使读写用户卡的用户卡座启动，本 发明设备读卡后将卡片内容发送给PDA/智能手机，PDA/智能手机接收数据并正确处理后， 发送打印内容给本设备，本设备完成纸介打印输出。整个过程中本发明设备首先作为读卡 器，其次作为打印机，具备二者功能。
权利要求
便携式热敏打印的输入输出设备读卡方法，其特征是将输入输出集成在微型化打印设备上，所述微型化打印设备包括便携式热敏打印机的整机和电子电气架构，包括微处理器和所需要的存储器、用户卡座和PSAM卡座、智能卡读卡芯片和/或RFID读卡芯片、蓝牙模块和/或红外模块，智能卡读卡芯片连接用户卡座和PSAM卡座，用于读写用户卡的用户卡座的信息，所述输入方式为通过设置PSAM卡座和用于读写用户卡的用户卡座，另设有红外和/或蓝牙信号输入方式；读写用户卡时用于读写CPU卡、逻辑加密卡或大部分非接触式RFID射频卡以及接收通用PDA/智能手机的输入信息；所述输出方式为通过微型热敏打印机在纸介上打印输出与/或通过无线蓝牙信号输出；经过PSAM卡认证，即通过授权的PSAM卡座内PSAM卡的信息核实使读写用户卡的进程启动。
2.根据权利要求1所述的便携式热敏打印的输入输出设备读卡方法，其特征是用户卡 座和PSAM卡座两路智能卡的接口之间复用一个集成的异步串接口 UART，用户卡里的数据 有保密要求，读取用户的数据的加密算法就在PSAM卡里，如常用的DES加密算法；卡接口由 内部时序管理电路控制，支持自动激活和关闭过程，处理T = 0、T = 1时需要的所有操作和 同步协议。
3.根据权利要求1所述的便携式热敏打印的输入输出设备读卡方法，其特征是RFID读 卡芯片与微处理器采用SPI总线扩展连接，读卡芯片与微处理器之间采用8位并行总线和 专用地址选择(AD3-AD0)。
4.便携式热敏打印设备，其特征是包括便携式热敏打印机的整机和电子电气架构，微 处理器和所需要的存储器、用户卡座和PSAM卡座、智能卡读卡芯片和/或RFID读卡芯片、 蓝牙模块和/或红外模块，打印机用马达驱动模块、电源及管理系统，微处理器通过总线连 接蓝牙模块和/或红外模块、打印机用马达驱动模块；读写用户卡和PSAM卡信息的智能卡 读卡芯片连接用户卡座和PSAM卡座，用于读写用户卡的用户卡座的信息，所述的智能卡读 卡芯片同时集成用户卡和PSAM卡的全部信号，用户卡和PSAM卡的接口之间复用一个集成 的异步串接口 UART，智能卡读卡芯片与CPU通讯接口连接，使用I/O 口模拟总线时序通讯。
5.根据权利要求4所述的便携式热敏打印设备，其特征是便携式热敏打印的输入输出 设备，其特征是所述RFID读卡芯片采用SPI总线扩展连接。
6.根据权利要求4所述的便携式热敏打印设备，其特征是另设有与微处理器连接的 RS232或485串行接口。
7.根据权利要求4所述的便携式热敏打印设备，其特征是打印机上设有用户卡插卡机 构和PSAM卡卡槽。
8.根据权利要求4所述的便携式热敏打印设备，其特征是所述的用户卡和PSAM卡分别 为可读写的一张IC大卡和一张内置的SAM小卡组成，大卡插于机器侧面的插槽中；小卡预 先内置在打印设备内。
9.根据权利要求4所述的便携式热敏打印设备，其特征是体积不超过130*80*50mm3。
10.根据权利要求4所述的便携式热敏打印设备，其特征是电源为二节串联的锂离子 电池。
全文摘要
便携式热敏打印设备及读卡方法，设备包括便携式热敏打印机的整机和电子电气架构，微处理器和所需要的存储器、用户卡座和PSAM卡座、智能卡读卡芯片和/或RFID读卡芯片、蓝牙模块和/或红外模块，打印机用马达驱动模块，微处理器通过总线连接蓝牙模块和/或红外模块、打印机用马达驱动模块；读写用户卡和PSAM卡信息的智能卡读卡芯片连接用户卡座和PSAM卡座，用于读写用户卡的用户卡座的信息，所述的智能卡读卡芯片同时集成用户卡和PSAM卡的全部信号，用户卡和PSAM卡的接口之间复用一个集成的异步串接口UART，智能卡读卡芯片与CPU通讯接口连接。适用于与通用PDA/智能手机构成带读写卡功能的系统应用。
文档编号B41J3/44GK101814150SQ200910264319
公开日2010年8月25日 申请日期2009年12月18日 优先权日2009年12月18日
发明者周玉成, 张志华, 王智慧, 祁明科, 陈纪宁 申请人:中外合资南京富士通计算机设备有限公司