一种低频磁控RF-SIM卡读卡装置

1.一种低频磁控RF-SIM卡读卡装置，其特征在于：包括主控处理器、2.4GHz射频收发器、2KHz发送单元、2.4G射频天线和2K天线，主控处理器分别与2.4GHz射频收发器、2KHz发送单元相连接，2.4GHz射频收发器和2.4G射频天线相连接，2KHz发送单元和2K天线相连接。
2.根据权利要求1所述的低频磁控RF-SIM卡读卡装置，其特征在于：所述的2KHz发送单元包括型号为STM8L151的芯片。
3.根据权利要求1所述的低频磁控RF-SIM卡读卡装置，其特征在于：所述的2.4GHz射频收发器包括型号为NRF24L01的芯片。
4.根据权利要求1所述的低频磁控RF-SIM卡读卡装置，其特征在于：所述的主控处理器包括型号为Z1222的芯片。

一种低频磁控RF-SIM卡读卡装置\n技术领域\n[0001] 本实用新型涉及一种读卡装置，特别是涉及一种低频磁控RF-SIM卡读卡装置。\n背景技术\n[0002] 随着2.4G RF-SIM卡使用规模的不断扩大，传统通过距离控制方式的不足也慢慢的显现。由于传统的距离控制是通过调整RF-SIM卡的射频控制参数，来达到对交易距离的控制目的。传统方法的最大不足就是用户需要根据自己的手机的屏蔽能力，重新调整RF-SIM卡的射频控制参数。这给用户使用过程中带来不便。\n实用新型内容\n[0003] 本实用新型的目的在于克服现有技术之不足，提供一种低频磁控RF-SIM卡读卡装置，通过设置低速磁感应处理单元来实现距离控制，消除了传统的距离控制要通过调整RF-SIM卡的射频控制参数所带来的用户使用不便的弊端，并具有通信距离稳定，受外界干扰较小的特点。\n[0004] 本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种低频磁控RF-SIM卡读卡装置，包括主控处理器、2.4GHz射频收发器、2KHz发送单元、2.4G射频天线和2K天线，主控处理器分别与2.4GHz射频收发器、2KHz发送单元相连接，2.4GHz射频收发器和2.4G射频天线相连接，2KHz发送单元和2K天线相连接。\n[0005] 所述的2KHz发送单元包括型号为STM8L151的芯片。\n[0006] 所述的2.4GHz射频收发器包括型号为NRF24L01的芯片。\n[0007] 所述的主控处理器包括型号为Z1222的芯片。\n[0008] 本实用新型的一种低频磁控RF-SIM卡读卡装置，是引入2KHz低速磁感应通信技术配合2.4GHz射频来共同实现与RF-SIM卡之间的通信交易。采用2KHz低速率磁感应通信技术进行距离控制，采用2.4GHz射频通道进行数据通信，读卡装置与RF-SIM卡之间通过\n2KHz和2.4GHz接入协议进行认证绑定。\n[0009] 对无线电波（2.4GHz和2KHz）来说，需要长度等于1/4波长的天线来实现谐振发射来实现远场通信。2.4G波长为125mm，2K波长为150km。显然2.4G的天线容易做而且有一定的绕射能力，2K在点菜占主要作用的远场通信不适用于手机通信。但是感应方式的磁场占主要作用，而且磁场的强度对距离大小非常敏感所以2K就可以用在手机上了，可以检测通信双方的距离是否越界。\n[0010] 低速磁感应技术是利用磁感应线圈产生的磁信号进行相互通信。磁通信的优点就是通信距离稳定，受外界干扰较小适合用于近场交易。\n[0011] 本实用新型的一种低频磁控RF-SIM卡读卡装置，主控处理器是采用国民技术的型号为Z1222的芯片；2KHz发送单元是ST的带有DA转换功能的CPU：型号为STM8L151发送曼彻斯特码元的电压波形，信号由SGM0052放大；2.4GHz射频收发器采用挪威Nordic的型号为NRF24L01的芯片，工作在ISM频段即2400~2525MHz，接收/发射电流小于12mA，空中速率1~2Mbps，输出功率范围-18dBm~0dBm，接收灵敏度-85dBm@0.1%BER，射频信号输入输出经匹配网络再连接至天线端。\n[0012] 型号为Z1222的芯片通过模拟SPI控制型号为STM8L151的芯片发送设定的2KHz信号，型号为Z1222的芯片通过物理SPI控制型号为NRF24L01的芯片来实现收发2.4GHz的数据。2KHz信号和2.4GHz信号是同时通信的。\n[0013] 在工作过程中，上位机通过物理串口发送连接指令，读卡装置发起连接（发送2KHz连接请求，2.4GHz等待接收），手机卡在休眠状态下被收到的2KHz信号唤醒后通过2.4GHz信道发送连接回应，二者在2.4GHz信道上握手连接。与此同时读卡装置不断的通过2KHz信道发送维持连接信息，手机卡不断的检查这个信道来保证2.4G信道连接距离的有效。\n[0014] 数据通信都是通过2.4GHz信道传输的，手机卡以验证收到2K信道的距离维持包来保证通信距离的。\n[0015] 本实用新型的有益效果是，由于采用了主控处理器、2.4GHz射频收发器、2KHz发送单元、2.4G射频天线和2K天线来构成低频磁控RF-SIM卡读卡装置，且主控处理器分别与\n2.4GHz射频收发器、2KHz发送单元相连接，2.4G射频天线和2.4G射频天线相连接，2KHz发送单元和2K天线相连接。这种通过设置低速磁感应处理单元来实现距离控制，能够消除传统的距离控制要通过调整RF-SIM卡的射频控制参数所带来的用户使用不便的弊端。并具有通信距离稳定，受外界干扰较小的特点。\n[0016] 以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步详细说明；但本实用新型的一种支持感应耦合和射频标签的手机用户识别卡不局限于实施例。\n附图说明\n[0017] 图1是本实用新型的原理框图；\n[0018] 图2是本实用新型的电路原理图；\n[0019] 图3是本实用新型与手机卡相配合使用的原理框图。\n具体实施方式\n[0020] 实施例，参见图1、图2所示，本实用新型的一种低频磁控RF-SIM卡读卡装置，包括主控处理器11、2.4GHz射频收发器12、2KHz发送单元13、2.4G射频天线14和2K天线15，主控处理器11分别与2.4GHz射频收发器12、2KHz发送单元13相连接，2.4GHz射频收发器\n12和2.4G射频天线14相连接，2KHz发送单元13和2K天线15相连接。\n[0021] 所述的2KHz发送单元13包括型号为STM8L151的芯片。\n[0022] 所述的2.4GHz射频收发器12包括型号为NRF24L01的芯片。\n[0023] 所述的主控处理器11包括型号为Z1222的芯片。\n[0024] 本实用新型的一种低频磁控RF-SIM卡读卡装置，是引入2KHz低速磁感应通信技术配合2.4GHz射频来共同实现与RF-SIM卡之间的通信交易。采用2KHz低速率磁感应通信技术进行距离控制，采用2.4GHz射频通道进行数据通信，读卡装置与RF-SIM卡之间通过\n2KHz和2.4GHz接入协议进行认证绑定。\n[0025] 对无线电波（2.4GHz和2KHz）来说，需要长度等于1/4波长的天线来实现谐振发射来实现远场通信。2.4G波长为125mm，2K波长为150km。显然2.4G的天线容易做而且有一定的绕射能力，2K在点菜占主要作用的远场通信不适用于手机通信。但是感应方式的磁场占主要作用，而且磁场的强度对距离大小非常敏感所以2K就可以用在手机上了，可以检测通信双方的距离是否越界。\n[0026] 低速磁感应技术是利用磁感应线圈产生的磁信号进行相互通信。磁通信的优点就是通信距离稳定，受外界干扰较小适合用于近场交易。\n[0027] 本实用新型的一种低频磁控RF-SIM卡读卡装置，主控处理器11是采用国民技术的型号为Z1222的芯片；2KHz发送单元13是ST的带有DA转换功能的CPU：型号为STM8L151发送曼彻斯特码元的电压波形，信号由SGM0052放大；采用差分曼彻斯特的编码方式，发送码元；2.4GHz射频收发器12采用挪威Nordic的型号为NRF24L01的芯片，工作在ISM频段即2400~2525MHz，接收/发射电流小于12mA，空中速率1~2Mbps，输出功率范围-18dBm~0dBm，接收灵敏度-85dBm@0.1%BER，射频信号输入输出经匹配网络再连接至天线端。\n[0028] 型号为Z1222的芯片通过模拟SPI控制型号为STM8L151的芯片发送设定的2KHz信号，型号为Z1222的芯片通过物理SPI控制型号为NRF24L01的芯片来实现收发2.4GHz的数据。2KHz信号和2.4GHz信号是同时通信的。\n[0029] 本实用新型的一种低频磁控RF-SIM卡读卡装置，该读卡装置具有空闲状态、连接进行状态和连接成功状态；\n[0030] 其中：\n[0031] 空闲状态：为读卡装置空闲模式；\n[0032] 连接进行状态是一个复合状态，也是一个临时状态，这个状态将决定射频连接的结果，射频指令是否可以透传；连接进行状态可分为以下三个子状态：\n[0033] （1）发送2K信号寻卡并等待接收卡方回复状态：这个过程可以用2K信号唤醒处于省电模式的手机卡，并等待手机卡方用2.4G回复的手机卡方基本信息；这个状态主要是了解卡信息；\n[0034] （2）接收到手机卡方的基本信息后发出验证连接信息并等待手机卡方验证的状态：这个状态时要发出读卡装置的验证信息。\n[0035] （3）收到卡方回应2.4G通道的验证信息并发送2K通道的链路维持包状态，到此射频连接部分完成，读卡器和卡处于连接状态；上面的连接完成后下面有个判断节点，判断是否连接成功。如果成功就转到连接状态，否则回到空闲状态；\n[0036] 连接成功状态：这个状态可以把上位机的指令通过2.4G射频通道传送到手机卡上执行。\n[0037] 参见图3所示，在工作过程中，上位机20通过物理串口向读卡装置10发送连接指令，读卡装置10发起连接（发送2KHz连接请求，2.4GHz等待接收），手机卡30在休眠状态下被收到的2KHz信号唤醒后通过2.4GHz信道发送连接回应，二者在2.4GHz信道上握手连接。与此同时读卡装置10不断的通过2KHz信道发送维持连接信息，手机卡30不断的检查这个信道来保证2.4G信道连接距离的有效。\n[0038] 数据通信都是通过2.4GHz信道传输的，手机卡以验证收到2K信道的距离维持包来保证通信距离的。\n[0039] 手机卡30包括有主控处理器31、2.4GHz射频收发器32、2KHz发送单元33、2.4G射频天线34和2K天线35，主控处理器31分别与2.4GHz射频收发器32、2KHz发送单元33相连接，2.4GHz射频收发器32和2.4G射频天线34相连接，2KHz发送单元33和2K天线35相连接。\n[0040] 手机卡30是按照有源标签的工作方式工作。开始处于休眠状态，收到读卡装置10的2K唤醒信号后立即回应2.4G的手机卡基本信息，读卡装置10收到手机卡基本信息后判断（卡协议版本等信息）是否与该卡进行连接。读卡装置10发出2.4G读卡器验证信息，手机卡方判断读卡器验证信息是否正确，然后回应2.4G的卡方验证信息（包含读卡器验证信息的验证结果），然后读卡装置判断是否继续执行连接。读卡装置发出2K的链路维持包，同时又通过2.4G发出链路维持包。两种维持包的区别是物理信道、格式、间隔时间、是否等待返回都不相同。其中2K的维持是持续的。2.4G只有在无透传射频指令的情况下才发送维持包然后再接收卡方的回应包。\n[0041] 最后一个是读卡装置在上位机发出断开射频的情况下发出断开射频指令，同时接收卡端的指令回复。\n[0042] 上述实施例仅用来进一步说明本实用新型的一种低频磁控RF-SIM卡读卡装置，但本实用新型并不局限于实施例，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本实用新型技术方案的保护范围内。