专利名称：金融卡授权终端数据传输交换装置的制作方法
技术领域：
本实用新型是关于一种特别适用于金融卡授权终端即金融POS(下简称POS)的总线型数据传输和交换装置。
POS装置目前主要采用两种方式进行联结。第一种方式请参阅附
图1，采用电话交换机把每一个POS用电话线联结起来，联结方式是以电话交换机为中心的星型拓扑结构。通过拨号方式进行通讯，这种结构适宜于POS数量较少的商场。其缺点为速度慢，可靠性低，POS数量较多时布线和维护困难。出口受电话交换机限制扩展困难。第二种方式请参阅附图2，服务器联结高速数据专线作为到银行的出口，采用RS-232接口联结每一个POS，如果服务器和POS的距离超过15米就必须采用长线驱动器(MODEM)进行连接。拓扑结构仍然是星型结构。这种方式虽然速度高，但对目前大批量的POS联接就不能够适应了。由于其星型联接，点对点的特性。表现出必须以大规模的布线为基础，有多少个点就必须要多少根双绞线，对于点位密集的地方实施的难度较大甚至无法实施。并且使布线和投资成本升高，设备使用量增大，同时日后的维护也十分困难。
另一方面，POS以其独有的交易包方式，每个交易只需要一个请求包和一个授权包，并且交易是在不同的POS上离散的随机发生。通常同一个POS上两个交易间隔达几十秒。POS的传输速率是9600bps。所以为每个POS建立专用的信息通道是不合理的。
目前用于总线型数据传输的技术很多，但它们主要采用由一个主机和多个分机方式，需要主机不停地轮巡，大量消耗总线数据流量，降底了传输效率。同时一个主机也很难满足POS对多个上联出口的需要。
本实用新型的目的是为了提供一种POS的总线型数据传输和交换装置。它解决现有技术布线困难、传输效率较低、有多个上联出口等问题。
实现上述目的的主要技术方案是一种金融卡授权终端数据传输交换装置，其特征在于它主要由微控制器(U1)、存储部件(U2、U3)，RS-232接口部件(U8)和CAN控制器和接口(U4、U5)组成，存储部件(U2、U3)、DIP开关直接与微控制器(U1)相连，看门狗电路(U7)一路接微控制器(U1)，另一路接CAN控制器和接口(U4、U5)，与POS机或服务器相连的RS-232接口部件(U8)接微控制器(U1)，微控制器(U1)通过CAN控制器和接口(U4、U5)与CAN总线相连。所述微控制器(U1)采用内含有4KB快闪可编程/擦除只读存储器8位CMOS微控制器；CAN控制器(U4)与微控制器(U1)的地址总线，数据总线，控制总线连接；CAN驱动电路(U5)经作为外线路与系统隔离措施的光偶合(A1，A2)与CAN控制器(U4)形成系统到CAN总线的连接通道。所述RS-232接口部件(U8)与微控制器(U1)的10脚、11脚连接，负责TTL电平到EIA电平的转换。所述看门狗电路(U7)的输出连接到微控制器(U1)的RESET端并通过一反相器(U6B)连接到CAN控制器(U4)RST上以便能同时复位；所述看门狗电路(U7)有一个选择开关(S4)和一个复位按钮(S3)，选择开关(S4)接微控制器(U1)的ALE或P1.0。所述存储器(U3)通过与微控制器(U1)的地址总线，数据总线，控制总线连接构成微控制器(U1)的存储部件，其中低八位地址总线由锁存器(U2)通过对微控制器(U1)的AD总线分离而提供。SWDIP开关(S1)用于设置前置机或后置机以及本机的ID号，它与微控制器(U1)的P1.1-P1.7相连，开关闭合的位代表0，P1.1-P1.7的值为ID号。
以下结合附图对本实用新型做进一步描述。
图1是现有技术的示意图之一；图2是现有技术的示意图之二；图3是本装置的组成的系统图；图4是本装置的电路方框图；图5是图4的具体电路图；图6是本装置的计算机程序框图。
如附图3所示，在整个金融POS系统中，包括与银行相连的服务器，每个服务器通过RS-232接口与若干个后置机相连，每个POS机通过RS-232接口接一个前置机，若干个前置机再通过控制器局部网(CAN总线)与后置机连接，每个POS机经本实用新型处理后，通过与服务器相连接的高速数据专线进行交易。
CAN总线物理介质为两端带匹配电阻的双绞线。由于采用125Kbps的通信速率，CAN总线物理的长度可以达到500米。
在附图3所示的整个金融POS系统中本实用新型的发明点是前置机和后置机。由于装置结构的对称性，前置机与后置机电路完全相同，只是通过DIP开关设置。
上述的前置机或后置机的结构请参阅附图4、附图5，本电路由微控制器(U1)负责对，存储部件(U2、U3)，RS-232接口部件(U8)和CAN控制器和接口(U4、U5)进行控制。微控制器(U1)为现有技术，可采用内含有4KB快闪可编程/擦除只读存储器8位CMOS微控制器，使用高密度、非易失存储技术制造，与80C51引脚和指令系统完全兼容，并且芯片上的FPEROM允许在线编程或采用通用的非易失存储编程器对程序存储器重复编程的AT89C52单片机芯片，这样就不须要片外扩充程序存储器，从而简化了电路设计。RS-232接口部件(U8)与微控制器(U1)的10脚11脚连接负责TTL电平到EIA电平的转换。由于RS-232接口部件(U8)芯片内部有一个电源电压变换器，可以把输入的+5V电源电压变换成为RS-232输出电平所需的+10V电压。因此不再需要附加此电压。通过RS-232接口连接POS或服务器。CAN控制器(U4)与微控制器(U1)的地址总线，数据总线，控制总线连接，负责按照CAN的通信协议所要求的全部必要特性进行转换微控制器(U1)发送到CAN总线的数据格式。同时其存储器映像地址为了与存储部件(U3)区分在地址总线A15上进入反相器(U6)与(U4)的4脚相连，当A15为高电位时选通CAN控制器(U4)。在本电路中CAN控制器(U4)的存储器映像地址其控制和报文地址是8000H控制寄存器；8001H命令寄存器；8002H状态寄存器；8003H中断寄存器；8004H接收码寄存器；8005H接收屏蔽寄存翻器；8006H总线定时寄存器；8007H总线定时寄存器；8008H输出控制寄存器器；8009H测试寄存器。
发送缓存器 800AH标识符；800BH RTR，DLC；800CH～8013H数据字节1～8接收缓存器 8014H标识符；8015H RTR，DLC；8016H～801DH数据字节1～8801DH时钟驱动器微控制器通过对这些寄存器，缓存器的读写操作完成对CAN总线的控制。当CAN控制器(U4)根据其设置检测到发生超载，出错，发送成功，接受到事件时产生中断信号，此中断信号经CAN控制器(U4)的16脚产生由微控制器(U1)的INT1接受，微控制器(U1)会根据CAN控制器(U4)的中断寄存器中的内容进行处理，CAN驱动电路(U5)经作为外线路与系统隔离措施的光偶合(A1，A2)与CAN控制器(U4)形成系统到CAN总线的连接通道。存储器(U3)通过与微控制器(U1)的地址总线，数据总线，控制总线连接构成微控制器(U1)的存储部件，其中低八位地址总线由锁存器(U2)通过对微控制器(U1)的AD总线分离而提供。SWDIP开关(S1)用于设置分机或主机以及本机的ID号它与微控制器(U1)的P1.1-P1.7相连开关闭合的位代表0。P1.1-P1.7的值为ID号。主机ID号应小于等于32，分机ID应大于32，在同一条CAN总线上主机和分机的数量和不要超过110个。当系统启动时微控制器(U1)读取P1.1-P1.7的值判断自己是主机还是分机调用不同的程序进行初始化。看门狗电路(U7)用于防止由于意外原因导致的死机。它的输出连接到微控制器(U1)的RESET端并通过一反相器(U6B)连接到CAN控制器(U4)RST上以便能同时复位。看门狗电路(U7)有一个选择开关(S4)和一个复位按钮(S3)，一个复位按钮(S3)按下后整机复位。选择开关(S4)接微控制器(U1)的ALE时处于维修状态，选择开关(S4)接微控制器(U1)的P1.0时处于工作状态，若P1.0上心跳脉冲停止了1.5秒以上看门狗电路(U7)将输出复位脉冲，强迫整机复位。从而提高系统的可靠性。
工作过程需结合软件描述请参阅附图6所示的程序框图，在有交易时，POS会产生一个请求包，包长1K以内，传至前置机RS-232接口，前置机的98C52微控制器读取此包并存放在存储部件中记录其长度，增加包头，并且将数据包拆解成8个数据字节的短帧结构，然后通过在CAN控制器和接口在CAN总线上发送请求帧以寻找空闲后置机，若未得到后置机应答则表明后置机忙或不存在，前置机将改变呼叫的ID号重新发送请求帧寻找空闲后置机直到找到或超时。收到后置机应答后则将拆解后的数据包以短帧结构通过CAN总线送与后置机。后置机ID号范围设定为1到32，CAN控制器复位后先被初始化为DIP开关设定的ID值，等待前置机的呼叫，当收到前置机请求帧后，取出请求帧中的数据即前置机端ID。将本后置机的ID改为取出的数据，通过在CAN控制器和接口在CAN总线上发送远程帧以应答前置机的呼叫，当收到前置机通过在CAN控制器和接口在CAN总线上发送来的数据帧，后置机的98C52微控制器将它们组合成完整的请求包，通过后置机RS-232接口，上传给服务器，并等待服务器通过RS-232接口下传授权包，当收到授权包后后置机的98C52微控制器读取此包并存放在存储部件中记录其长度，增加包头，并且将数据包拆解成8个数据字节的短帧结构，然后通过在CAN控制器和接口在CAN总线上发送给前置机。当收到后置机通过CAN控制器和接口在CAN总线上发送来的数据帧，前置机的89C52微控制器将它们组合成完整的请求包，通过前置机RS-232接口，下传给POS从而完成整个交易，交易完成后后置机恢复其DIP开关设置的ID号，重新等待前置机的呼叫。
报文及其帧结构在进行数据传送时，发出报文的单元称为该报文的送器。该单元在总线空闲或丢失仲裁前恒为发送器。如果一个单元不是报文发送器，并且总线不处于空闲状态，则该单元为接收器，对于报文发送器和接收器，报文的实际有效时刻是不同的。对于发送器而言，如果直到帧结束末尾一直不出错，则对于发送器报文有效。如果报文受损，将允许按照优先权顺序自动重发送。为了能同其它报文进行总线访问竞争，总线一旦空闲，重发送立即开始。对于接收器而言，如果直到帧结束的最后一位一直未出错，则对于接收器报文有效。
构成一帧的帧起始、仲裁场、数据场和CRC序列均借助位填充规则进行编码。当发送器在发送的位流中检测到5位连续的相同数值时，将自动地实际发送的位流中插入一个补码位。数据帧和远程帧的其余位场采用固定格式，不进行填充。出错帧和超载帧同样是固定格式，也不进行位填充。
所述数据帧由7个不同的位场组成，即帧起始、仲裁场、数据场、CRC场、应答场和帧结束。数据场长度可0到8CAN2。0A数据帧的组成如图所示。前置机向后置机发送请求帧是一个数据场长度为1的数据帧。此数据是前置机的ID号 关于远程帧激活为数据接收器的站可以借助于传送一个远程帧初始化各自源节点数据的发送。远程帧由此可见个不同分位场组成帧起始、仲裁场、控制场、CRC场、应答场和帧结束。同数据帧相反，远程帧的RTR位是隐位。远程帧不存在数据场。DLC的数据值是独立的，它可以是0-8中的任何值，这一数值为对应数据帧的DLC。远程帧的组成如图所示。在本装置后置机向前置机发出的应答帧就是采用远程帧。
关于出错帧出错帧由两个不同场组成，第一个场来自各站的错误标志叠加得到，后随的第二个场是出错介定符。出错帧的组成如图所示。 关于超载帧超载帧包括两个位场超载标志和超载介定符，如图所示。帧间空间包括间歇场和总线空闲场，对于前面已经发送报文的“错误认可”站还有暂停发送场。对于非“错误认可”或已经完成前面报文的接收器，其帧间空间如图所示；对于已经完成前面报文发送的“错误认可”站，其帧间空间如下所示。 间隙场由3个隐位组成。间隙期间，不允许启动发送数据帧或远程帧，它仅起标注超载条件的作用。总线空闲期间可为任意长度。此时，总线是开放的，因此任何需要发送的站均可访问总线。在其它报文发送其间，暂时被挂起的待发送报文紧随其间歇场从第一位开始发送。此时总线上的显位被理解为帧起始。
暂停发送场是指错误认可站发完一个报文后，在开始下一个报文发送或认可总线空闲之前，它紧随间歇场后送出兵个隐位。如果其间开始一次发送(由其他站引起)，本站将变为报文接收器。
本实用新型的优点在于，采用CAN总线特有的多主传送方式，各个前置机根据需要，有数据时才自主发送，无需后置机不停地轮巡，节省了网络上的数据流量，提高了传输效益。在后置机监听各前置机的同时，各前置机也能实时监听，对自己所需的数据也能接收，实现分前置之间的数据交换。同时可以按需扩充后置机；采用总线方式，布线容易；采用动态查询端口的方法，使每个后置机输出端口都能为所有前置机服务，解决了出口不足的问题。采用包交换方式更加符合POS特点。
权利要求1.一种金融卡授权终端数据传输交换装置，其特征在于它主要由微控制器(U1)、存储部件(U2、U3)，RS-232接口部件(U8)和CAN控制器和接口(U4、U5)组成，存储部件(U2、U3)、DIP开关(S1)直接与微控制器(U1)相连，看门狗电路(U7)一路接微控制器(U1)，另一路接CAN控制器和接口(U4、U5)，与POS机或服务器相连的RS-232接口部件(U8)接微控制器(U1)，微控制器(U1)通过CAN控制器和接口(U4、U5)与CAN总线相连。
2.根据权利要求1所述的金融卡授权终端数据传输交换装置，其特征在于所述微控制器(U1)采用内含有4KB快闪可编程/擦除只读存储器8位CMOS微控制器。
3.根据权利要求1或2所述的金融卡授权终端数据传输交换装置，其特征在于CAN控制器(U4)与微控制器(U1)的地址总线，数据总线，控制总线连接；CAN驱动电路(U5)经作为外线路与系统隔离措施的光偶合(A1，A2)与CAN控制器(U4)形成系统到CAN总线的连接通道。
4.根据权利要求1或2所述的金融卡授权终端数据传输交换装置，其特征在于所述RS-232接口部件(U8)与微控制器(U1)的10脚、11脚连接，负责TTL电平到EIA电平的转换。
5.根据权利要求1或2所述的金融卡授权终端数据传输交换装置，其特征在于所述看门狗电路(U7)的输出连接到微控制器(U1)的RESET端并通过一反相器(U6B)连接到CAN控制器(U4)RST上以便能同时复位；所述看门狗电路(U7)有一个选择开关(S4)和一个复位按钮(S3)，选择开关(S4)接微控制器(U1)的ALE或P1.0。
6.根据权利要求1或2所述的金融卡授权终端数据传输交换装置，其特征在于所述存储器(U3)通过与微控制器(U1)的地址总线，数据总线，控制总线连接构成微控制器(U1)的存储部件，其中低八位地址总线由锁存器(U2)通过对微控制器(U1)的AD总线分离而提供。
7.根据权利要求1或2所述的金融卡授权终端数据传输交换装置，其特征在于所述DIP开关(S1)用于设置前置机或后置机以及本机的ID号，它与微控制器(U1)的P1.1-P1.7相连，开关闭合的位代表0，P1.1-P1.7的值为ID号。
专利摘要本实用新型是关于一种特别适用于金融卡授权终端(即金融POS)的总线型数据传输和交换装置。它主要由微控制器(U1)、存储部件(U2、U3),RS－232接口部件(U8)和CAN控制器和接口(U4、U5)组成,存储部件、DIP开关直接与微控制器相连,看门狗电路(U7)一路接微控制器,另一路接CAN控制器和接口,与POS机或服务器相连的RS－232接口部件(U8)接微控制器,微控制器通过CAN控制器和接口与CAN总线相连。它具有布线简易、传输效率高、上联出口数可扩充等优点。
文档编号G06F13/38GK2421694SQ00234249
公开日2001年2月28日 申请日期2000年4月28日 优先权日2000年4月28日
发明者章涛, 黄朝一 申请人:重庆桑联电子科技有限公司