专利名称：支持usb接口和应用程序下载的税控收款机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种税控收款机，尤其是一种支持USB接口和应用程序下载的税控收款机。
背景技术：
税控收款机是具有税控功能的电子收款机，它应保证经营数据的正确生成、可靠存储和安全传递。并可实现税务机关管理和数据核查等要求。
国外没有相似的产品。国内有部分企业开发了税控收款机，税控收款机设计遵循人机接口、数据存储、智能卡读写、打印驱动、掉电保护等模块进行设计。税控收款机的设计方案各不相同，一般是借鉴普通的电子收款机进行设计。
税控收款机在实际使用过程中，经常会遇到如下两个问题。一方面，在经营数据传输过程中，多采用纸介质进行传输。由于现在交易数量大，并且，采用纸介质也不符合环保的要求。随着U盘的推广使用，和采用USB高速通信的要求，税控收款机有必要增加USB接口，提供U盘读写和通信功能。另一方面，由于用户的需求频繁变化，为了确保应用程序满足用户的要求，必须经常升级应用程序。而现在，升级程序的方法为，打开机箱，拔下芯片，重新烧写；或者，通过JTAG进行更新。有鉴于此，本发明实现了通过串口进行应用程序的下载，可有效避免因打开机箱而人为造成对机器主板的损坏。
本实用新型在提供了一种税控收款机设计的同时，特别增加了USB设计，所采用的USB接口电路采用HOST工作方式，支持U盘读写，U盘的文件格式可以是FAT16和FAT32，可以在Windows平台上任意读取。同时，增加了应用程序通过串行口下载的功能，下载程序和应用程序使用相同的内存，通过状态切换实现资源的共享。
发明内容
本实用新型的目的是在实现税控收款机基本功能上，特别增加USB接口，该接口不仅能用于通信，且能够支持读写U盘并增加串口下载应用程序的功能。本实用新型的目的是这样实现的支持USB接口和应用程序下载的税控收款机，包括微处理器、支持微处理器的程序存储器、与微处理器接口连接的数据存储器、打印机芯及打印控制驱动电路、掉电保护电路、显示器及键盘控制电路、钱箱控制电路、税控IC卡接口和大数据量传递的FLASH卡接口电路、实时时钟电路构成，设有CPLD芯片与微处理器I/O接口电路连接，CPLD芯片接口电路连接模拟开关芯片电路扩展微处理器的I/O接口电路，再连接外部通信接口电路和USB接口电路；USB采用HOST驱动芯片。如选择Cypress公司的SL811，该芯片可以实现HOST和SLAVE功能。微处理器采用P89C52X2，配合微处理器的外部程序存储器和数据存储器采用大容量的串行FLASH。
所述数据存储器采用铁电存储器或E2PROM，数据存储器包括税控数据存储器、发票数据存储器或过程数据存储器。
本实用新型的特点是税控收款机硬件设计是在较低成本的情况下，可利用CPLD扩展CPU的I/O能力，并通过端口复用，驱动包括显示、通信、智能卡、打印、掉电保护在内的多个模块。硬件体系架构采用Intel MCS51内核的MPU，在程序空间和数据空间均为64KB的基础上，采用多BANK技术，外扩程序空间至512KB，数据空间至128KB，税控数据和发票明细记录存储器放在串行FLASH中。人机接口主要有64键矩阵键盘和采用LCD和LED显示器。打印机芯采用EPSON的MU-110ll。通信接口提供RS232和下载功能，并提供并口，特别提供USB(HOST)，支持USB盘的读写。税控卡和用户卡的读写是税控收款机功能设计的重点。同时，税控收款机提供完善的掉电保护功能。
图1是本实用新型框图图2是本实用新型微处理器电路图图3是本实用新型CPLD电路图具体实施方式
(1)微处理器的选择图2、3所示，税控收款机可以采用8位、16位和32位处理器，本设计首先从完成税控收款机的功能出发，同时考虑税控收款机的整机成本，选择了高档的8位单片机P89C52X2及存储器(图2中Un2 RTC8025和RTC4553)，图2中还有汉字库接口电路(Hcz1-4).该单片机是基于INTEL MCS51内核，内部时钟频率通过PLL倍频可达28.224MHz，远远大于普通单片机的11.0592MHz的时钟频率。该单片机具有特别的电磁兼容性设计，其地址锁存器使能信号可以控制，只有在进行取外部程序时才有输出，因此，可大大减小对外的辐射。其时钟可选择6时钟和12时钟两种方式，选用6时钟模式，时钟速度快，同时外部时钟低，因此，辐射骚扰小。可靠的微处理器完全满足了税控收款机正确生成数据的要求。并通过图3中CPLD芯片(ISPMACH128V)扩展微处理器的I/O接口电路，图中典型的模拟开关芯片是CC4051芯片扩展。
(2)程序空间和器件选择税控收款机首先必须完成税控功能，其次，作为收款机，必须完成商务功能。这样，程序空间必然超过64KB，考虑到必须进行程序空间外扩，因此不选用内置64KB FLASH的MCS51内核的MPU，仅选用8KB内置FLASH的P89C52X2。P89C52X2中的8KB程序主要完成应用程序的下载和机器启动后的硬件检测。外部程序空间设计为512KB，之所以采用如此大的容量，其一，完成税控功能和商务功能；其二，增加容错代码，增加软件的可靠性；其三，为未来用户程序的扩展留有空间。程序装入AMD公司的AM29F040，容量为4Mbit，读取速度为90ns。
(3)数据空间和器件选择税控收款机中的数据有税控数据、发票数据和过程数据三种。逻辑上是分开存储的。但考虑到简化设计和可靠性，以及成本约束，税控数据和发票数据采用同一的数据存储器，采用大容量的串行FLASH。过程数据由于读写频繁考虑采用SRAM、铁电存储器和E2PROM，其中，SRAM主要存放应用程序运行时的中间数据，但掉电后，数据丢失；铁电存储器由于寿命近于无限，主要用于存储数据记录指针等数据，掉电条件下，不会丢失；E2PROM主要存储配置信息，掉电情况，不会丢失。
a、税控数据存储器税控存储器采用AT45DB161串行FLASH，容量为2MB，采用SPI总线。
b、发票数据存储器发票数据存储器采用AT45DB161串行FLASH，容量为2MB，可扩充到8MB，采用SPI总线。
c、过程数据存储器过程数据中应用程序的中间变量存放在SRAM中采用ISSI62C1024，容量为128KB，铁电存储器由于价格较贵，采用低容量的24C64，8KB；E2PROM采用24C256，32KB容量。
(4)实时时钟实时时钟在税控收款机国家标准要求每天误差不大于10秒。可选的实时时钟芯片很多。但由于众多的实时时钟芯片，需要外接晶体，因此，会产生对外界的辐射骚扰，同时，也会引入外界的干扰，影响实时时钟的走时。综合以上考虑，选择了精工EPSON的RTC4553芯片，该芯片内置晶体，电压工作范围宽，走时所需的电流为1uA，如提供1.2Ah的锂离子电池，可以在整机掉电情况下工作至少10年。
(5)外部通信接口电路税控收款机提供的通信接口主要有串行接口如RS232接口和USB接口，网络接口主要有RS485网络接口和以太网接口。
a.RS232接口税控收款机提供两个RS232接口，其中一个可用于下载程序，实现机器生产和应用程序升级的功能，在平时可以连接任何基于RS232物理层协议的串行设备。如条码枪、电子秤和汉字输入板等。另一个RS232串口可以完成同样的功能，同时用于下载应用程序。
在机器开机时，首先，由主芯片中的下载程序检查串口，如果发现串口有数据，则进入下载状态。机器在下载过程中，一边接收数据，一边将数据存放到外部程序存储器中，下载完毕，机器自动进行复位操作，同时，将应用程序启动地址指向外部程序存储器的首地址。再次复位后，存放在外部程序存储器中的程序开始运行。下载工作完成。
b.RS485网络接口税控收款机提供的网络接口一般为RS485接口，通信协议由厂商提供，RS485可以接128台税控收款机，一般最多接32台税控收款机。主要完成在申报时，由一台税控收款机进行申报。分发发票也可由一台税控收款机分发到各台税控收款机。RS485选择美信公司的RS485芯片实现。
c.USB接口在每日交易数量较大的企业使用税控收款机时，如果申报数据，用户卡的容量有限，无法存储大量的数据。采用FLASH卡传递数据，容量还显不足，因此，考虑采用USB盘进行数据传递。为此，税控收款机必须配备USB HOST。USB驱动芯片选择Cypress公司的SL811，该芯片可以实现HOST和SLAVE功能，本发明中仅使用其HOST功能，如图2所示。
(6)税控IC卡接口和FLASH卡接口税控IC卡接口提供税控卡、用户卡和税务管理卡三种，该三种卡均为CPU卡，通过振荡器产生CPU卡所要时钟，该时钟电路可以控制，以提高电磁兼容性。
FLASH卡接口主要用于提供大数据量传递的途径。FLASH卡选择AT45DB041芯片。卡座电路见图2JCard。
(7)打印机芯打印机芯是税控收款机打印发票和各种报表的关键部件。打印发票质量和打印机的寿命均与打印机芯的质量相关。打印机芯国内没有生产，均由国外企业提供，主要有日本的EPSON、STAR、CITlZEN和韩国的SAMSUNG。综合考虑质量和价格应采用EPSON打印机芯。
(8)打印控制驱动电路打印控制驱动电路包括两个部分，其一为控制部分，其一为驱动部分。控制电路内含ATMEL公司AT89C52芯片，同时配备SRAM和字库芯片。SRAM容量为8KB。字库选择256K容量的EPROM。驱动电路包括步进马达驱动和打印针驱动。
a、字库选择字库采用国家标准GB2312规定的二级字库，字型为16×16点阵字库。存放字库的芯片采用27C020。
b、驱动芯片选择驱动电路中主要为UDN2916两片用于驱动步进马达，同时，使用STA401A区动打印针。
(9)显示器a、客户显示器客户显示其采用高亮LED灯显示，主要提供给客户使用，用户可以通过客户显示器获取货品数量，单价和总计价格的信息。由ZLG7289控制显示。
b、主显示器主显示器采用192×64点阵液晶显示器，可以四行显示汉字和西文字符。采用LCD可以提供很多信息给税控收款机的操作人员。提高税控收款机的使用可靠性。
(10)键盘税控收款机键盘是人机交互的主要输入设备。采用64键矩阵键盘，键盘的输入控制采用ZLG7289，该芯片提供是否按键和何键按下两个接口命令。
(11)掉电保护电路掉电保护电路主要包括蓄电池充电、供电、控制电路和掉电信号。掉电信号通过开关电源提供，蓄电池在开机时处于充电状态，供电主要在MPU为防操作关键步骤时掉电，则控制电路驱动蓄电池供电。
(12)逻辑控制电路税控收款机是复杂的电子设备，其中的逻辑非常复杂，同时，税控收款机要求数据的安全，因此，为确保数据的安全，硬件进行适当的逻辑加密是十分有必要的。本设计中采用了LATTICE公司CPLD器件，将税控收款机的主要和大部分逻辑置于其中，确保了硬件的安全，也能提供复杂的逻辑，同时，由于集成度提高，提高了整机的可靠性。
(13)电源电源采用开关电源，电源提供24V/2A、5V/2A、6.8V/0.5A和TTL掉电指示信号。
(14)钱箱控制钱箱是由电磁铁控制其打开。采用达林顿管放大控制信号驱动电磁铁。
(15)蜂鸣器 蜂鸣器主要提供按键提示音和在发生错误时提供报警。
权利要求1.支持USB接口和应用程序下载的税控收款机，包括微处理器、支持微处理器的程序存储器、与微处理器接口连接的数据存储器、打印机芯及打印控制驱动电路、掉电保护电路、显示器及键盘控制电路、钱箱控制电路、税控IC卡接口和大数据量传递的FLASH卡接口电路、实时时钟电路构成，其特征是设有CPLD芯片与微处理器I/O接口电路连接，CPLD芯片接口电路连接模拟开关芯片电路扩展微处理器的I/O接口电路，再连接外部通信接口电路和USB接口电路；USB采用HOST驱动芯片。
2.由权利要求1所述的支持USB接口和应用程序下载的税控收款机，其特征是微处理器采用P89C52X2，配合微处理器的外部程序存储器和数据存储器采用大容量的串行FLASH。
3.由权利要求1所述的支持USB接口和应用程序下载的税控收款机，其特征是所述数据存储器采用铁电存储器或E2PROM，数据存储器包括税控数据存储器、发票数据存储器或过程数据存储器。
专利摘要支持USB接口和应用程序下载的税控收款机，包括微处理器、支持微处理器的程序存储器、与微处理器接口连接的数据存储器、打印机芯及打印控制驱动电路、掉电保护电路、显示器及键盘控制电路、钱箱控制电路、税控IC卡接口和大数据量传递的FLASH卡接口电路、实时时钟电路构成，设有CPLD芯片与微处理器I/O接口电路连接，CPLD芯片接口电路连接模拟开关芯片电路扩展微处理器的I/O接口电路，再连接外部通信接口电路和USB接口电路；USB采用HOST驱动芯片。本实用新型利用CPLD扩展CPU的I/O能力，并通过端口复用，驱动包括显示、通信、智能卡、打印、掉电保护在内的多个模块。
文档编号G06Q20/00GK2828952SQ20052007670
公开日2006年10月18日 申请日期2005年10月26日 优先权日2005年10月26日
发明者应学勤, 李晓轩, 朱学文 申请人:江苏大唐电子产品有限公司