專利名稱：一種機車監(jiān)控裝置用的無線ic存儲卡方法及系統(tǒng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機車監(jiān)控裝置數(shù)據(jù)的讀寫與存儲方法，特別是指機車監(jiān)控裝置中用于司機參數(shù)的設(shè)定、運行達(dá)示信息的輸入和運行記錄數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)儲方法；本發(fā)明還涉一種機車監(jiān)控裝置數(shù)據(jù)的讀寫與存儲裝置結(jié)構(gòu)，尤其是指機車監(jiān)控裝置中用于司機參數(shù)的設(shè)定、運行達(dá)示信息的輸入和運行記錄數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)儲裝置結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
在機車監(jiān)控裝置中往往需要將一些運行數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄并轉(zhuǎn)儲，在現(xiàn)有的機車監(jiān)控裝置中這種運行數(shù)據(jù)的記錄與轉(zhuǎn)儲都是采用的接觸式的IC卡，使用中發(fā)現(xiàn)這種接觸式的IC卡有一些不足之處，其一就是這種接觸式的IC卡是通過卡上的接觸金屬部分運行的，而卡上的接觸金屬部分為了保證接觸就必須是外露式的，這種外露式的金屬部分很容易因為反復(fù)的插入/抽出而磨損，此外，這種外露式的金屬部分還容易因為其它的原因(如外界的磨擦)出現(xiàn)磨損，所以現(xiàn)有的接觸式IC卡很不經(jīng)用，成為了一種易耗品。另一方面，可是對于機車監(jiān)控裝置的數(shù)據(jù)記錄和轉(zhuǎn)儲來說，這種接觸式IC卡因磨損的損壞將導(dǎo)致記錄數(shù)據(jù)的中斷或丟失，將影響記錄數(shù)據(jù)和轉(zhuǎn)儲的準(zhǔn)確性，因此很有必要對此加以改進(jìn)。在現(xiàn)有技術(shù)中有采用非接觸式IC卡進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)?，如中國專利CN95117764.8，名稱為“非接觸式IC卡與非接觸式IC卡系統(tǒng)”，公開了一種非接觸式IC卡系統(tǒng)，它是使用電磁波作為通信媒體并其中不含電池，以及讀寫(R/W)單元。為了消除接收信號的電平依賴卡與R/W單元之間的距離而變化這一問題，比較器7檢測用于數(shù)據(jù)發(fā)送和接收的天線諧振電路4的接收信號電平，然后可變電阻器8改變天線諧振電路4的品質(zhì)因數(shù)Q，其結(jié)果是調(diào)整正在輸入的接收信號電平到所希望的值。中國專利CN01804289.9，名稱為“非接觸式IC卡”，公開了另一種IC卡，它通過把一個IC芯片和一個天線電路安裝在一個基片上建造的一個IC模塊夾持在至少一對外部膜之間。IC芯片用在其外側(cè)的樹脂密封，并且由直徑大于IC芯片的最大尺寸值的基本上圓形形狀的增強材料增強。在其表面上的增強材料形狀的高度變化量在20μm或更小的范圍內(nèi)。保證IC芯片的可靠性，同時卡的外觀和印刷特性不變壞。但上述的專利均不能直接應(yīng)用于機車監(jiān)控裝置中。中國專利CN02283213.0，名稱為“非接觸IC卡地面定位調(diào)車報警控制裝置”，公開了一種涉及機車的非接觸IC卡裝置，但它僅限于地面定位調(diào)車報警控制，仍不能用于機車監(jiān)控裝置，所以很有必要開發(fā)一種適用于機車監(jiān)控裝置數(shù)據(jù)的讀寫與存儲的無線IC卡系統(tǒng)，以提高其對機車監(jiān)控裝置數(shù)據(jù)的讀寫與存儲適應(yīng)性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在克服目前機車監(jiān)控裝置中數(shù)據(jù)的讀寫與存儲方法的不足，提供一種新型的，能克服現(xiàn)有機車監(jiān)控裝置接觸式的IC卡易不足的機車監(jiān)控裝置用無線IC卡數(shù)據(jù)的讀寫與存儲方法。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種上述方法的無線IC卡數(shù)據(jù)的讀寫與存儲系統(tǒng)裝置，該系統(tǒng)裝置具有無線IC卡的特點，且數(shù)據(jù)的讀寫接口與標(biāo)準(zhǔn)串行flash存儲器的讀寫接口兼容，“透明”讀寫的特點?？ㄉ纤枘芰坑傻皖l感應(yīng)供給，數(shù)據(jù)的讀寫傳輸則用微波耦合來完成。
本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)的利用射頻技術(shù)原理，采用射頻無線傳輸?shù)姆椒ǎ脽o線射頻IC卡系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換、傳輸和存儲。而且數(shù)據(jù)的讀寫接口與標(biāo)準(zhǔn)串行flash存儲器的讀寫接口兼容，具有“透明”讀寫的特點。無線射頻IC卡上所需能量由低頻感應(yīng)供給，數(shù)據(jù)的讀寫傳輸則用微波耦合來完成。存儲卡采用了2M大容量射頻IC存儲卡，為多層印刷板結(jié)構(gòu)，外形類似U盤，便于攜帶，克服了一般IC卡容易損壞的缺點。射頻IC卡系統(tǒng)通過能量傳輸、讀數(shù)據(jù)和寫數(shù)據(jù)3個方面完成對機車監(jiān)控裝置數(shù)據(jù)的讀寫與存儲。
1、能量傳輸當(dāng)存儲卡插入讀寫口時，讀卡器通過感應(yīng)線圈將頻率為125KHz的能量載波送到存儲卡上，存儲卡上的整流電路將能量載波整流，轉(zhuǎn)換成直流，作為供給串行flash存儲器工作的電源。
2、讀數(shù)據(jù)讀卡器給出“讀”指令，通過IO口給出“讀”控制狀態(tài)，此時下傳載波通路開關(guān)處于“通”狀態(tài)，“寫”通路的片選通路處于“斷”狀態(tài)，而時鐘和數(shù)據(jù)通路處于“通”狀態(tài)，讀卡機通過IO與控制接口將讀指令(包括地址碼)調(diào)制到數(shù)據(jù)載波通路的調(diào)制開關(guān)上，形成數(shù)據(jù)載波，同時，時鐘信號也被調(diào)制到時鐘通路的調(diào)制開關(guān)上，形成時鐘載波，它們都通過各自通路的微波耦合器被耦合到存儲卡上，解調(diào)后送給存儲器。由于片選通路處于“斷”狀態(tài)，因此flash存儲器的片選為低電平，flash存儲器處于工作狀態(tài)。當(dāng)flash存儲器接收到數(shù)據(jù)通路送來的“讀”指令后，將根據(jù)讀指令的要求，將相應(yīng)存儲單元內(nèi)的數(shù)據(jù)讀出，并調(diào)制到“讀”數(shù)據(jù)通路的倍頻調(diào)制器上，調(diào)制后的“讀”數(shù)據(jù)載波通過“讀”數(shù)據(jù)通路的微波耦合器從存儲卡傳送到讀卡器，經(jīng)低噪聲放大、檢波解調(diào)恢復(fù)成數(shù)據(jù)，最后通過IO與控制接口送給讀卡機。讀數(shù)據(jù)完成后，根據(jù)讀卡機的指令，片選通路處于“開”狀態(tài)，微波載波由片選通路的微波耦合器傳送到存儲器的片選通路，該通路檢波器檢測到片選載波并將其整流為直流電平，存儲器的片選端呈現(xiàn)高電平，存儲器終止“讀”狀態(tài)。讀數(shù)據(jù)可經(jīng)過多次讀出對比校驗。
3、寫數(shù)據(jù)讀卡器給出“寫”指令，通過IO口給出“寫”控制狀態(tài)，此時“寫”通路的片選通路處于“關(guān)”狀態(tài)，下傳載波通路開關(guān)處于“斷”狀態(tài)，而時鐘和數(shù)據(jù)通路處于“通”狀態(tài)。讀卡機通過IO與控制接口將寫指令(包括地址碼)調(diào)制到數(shù)據(jù)載波通路的調(diào)制開關(guān)上，形成數(shù)據(jù)載波，同時，時鐘信號、片選信號也被調(diào)制到時鐘通路的調(diào)制開關(guān)上，形成時鐘、片選載波，它們都通過各自通路的微波耦合器被耦合到存儲卡上，解調(diào)后送給存儲器。當(dāng)flash存儲器接收到數(shù)據(jù)通路送來的“寫”指令后，將根據(jù)寫指令的要求，將數(shù)據(jù)寫入相應(yīng)存儲單元內(nèi)。寫數(shù)據(jù)以片選置高為標(biāo)志完成。而此時，flash內(nèi)部寫操作仍未完成，處于“忙”狀態(tài)，需對狀態(tài)寄存器進(jìn)行判斷。當(dāng)flash狀態(tài)位由“低”跳變?yōu)椤案摺睍r，寫入數(shù)據(jù)可通過讀出對比進(jìn)行校驗。整個寫數(shù)據(jù)過程完成。
整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用無線IC卡系統(tǒng)，且無線IC卡為射頻IC卡，射頻IC卡系統(tǒng)主要完成監(jiān)控裝置司機參數(shù)的設(shè)定、運行達(dá)示信息的輸入和運行記錄數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)儲等功能，由地面讀卡器、車載讀卡器、射頻IC卡三部分構(gòu)成。地面讀卡器可安裝在地面，通過標(biāo)準(zhǔn)通信規(guī)程與地面微機通信，用以轉(zhuǎn)儲記錄數(shù)據(jù)、寫入司機參數(shù)和運行達(dá)示信息。車載讀卡器安裝在機車上，通過標(biāo)準(zhǔn)通信規(guī)程與監(jiān)控裝置通信，用于完成司機設(shè)定參數(shù)從射頻IC卡到監(jiān)控裝置的傳送和記錄數(shù)據(jù)從監(jiān)控裝置到射頻IC卡的傳送。射頻IC卡用于存放司機設(shè)定參數(shù)、運行達(dá)示信息和記錄數(shù)據(jù)。IC卡容量為2M以上字節(jié)。射頻IC卡系統(tǒng)應(yīng)能與現(xiàn)有的接觸式IC卡系統(tǒng)兼容。在一段時間內(nèi)，兩套系統(tǒng)可以同時共存在，且互不干擾。射頻IC卡系統(tǒng)通過能量傳輸、讀數(shù)據(jù)和寫數(shù)據(jù)3個方面完成對機車監(jiān)控裝置數(shù)據(jù)的讀寫與存儲。
其中，所述的射頻IC卡主要包含四個部分1.能量供給單元。它由感應(yīng)線圈、整流器組成，其功能是接收讀卡器提供的低頻交流能量并整流為直流能量，以提供存儲卡工作的直流能量。
2.信號“寫”通路，由3路調(diào)制的微波信號分別將數(shù)據(jù)、時鐘和片選信號通過耦合通路傳輸?shù)絀C卡上，解調(diào)后寫入存儲器。每一個通路分別包含微波耦合器、檢波器。
3.信號“讀”通路。由一路下傳載波通路和一路“讀”數(shù)據(jù)通路組成，其中“讀”通路由下傳載波耦合器、倍頻調(diào)制器、“讀”數(shù)據(jù)載波耦合器組成。
4.信息存儲單元。為串行flash存儲器，數(shù)據(jù)容量為2M以上字節(jié)。
所述的讀卡器包括以下五個部分，即1、能量載波發(fā)生器。由振蕩、分頻、推動電路和能量感應(yīng)線圈組成，能量載波經(jīng)能量傳輸感應(yīng)線圈送給存儲卡。
2、信息載波發(fā)生器。由壓控振蕩器、數(shù)字鎖相環(huán)、緩沖放大器組成。振蕩器采用了數(shù)字鎖相技術(shù)。振蕩器的輸出端用一級緩沖放大，保證振蕩器的工作不受輸出電路阻抗變化的影響。
3、數(shù)據(jù)發(fā)送“寫”通路。數(shù)據(jù)發(fā)送“寫”通路的功能是將信息載波調(diào)制、放大后，通過耦合的方式將調(diào)制后的信號送給存儲卡。它由3個通道(時鐘、數(shù)據(jù)和片選)組成，各通道都包含功率分配器、功率放大和調(diào)制以及微波耦合器。
4、數(shù)據(jù)接收“讀”通路。數(shù)據(jù)接收“讀”通道由兩路微波通道組成。分別稱為下傳載波通路和數(shù)據(jù)讀載波通路，下傳載波通路的作用是將未調(diào)制載波傳到存儲卡上，由功率分配器、控制開關(guān)和微波耦合器組成，數(shù)據(jù)讀載波通路則是接收由存儲卡發(fā)出的“讀”數(shù)據(jù)調(diào)制載波，經(jīng)濾波、放大和解調(diào)后還原成數(shù)據(jù)。通過數(shù)據(jù)接口送給讀卡機。數(shù)據(jù)讀載波通路由微波耦合器、帶通濾波器、低噪聲放大器、檢波器組成。
5、數(shù)據(jù)IO與控制接口。是與讀卡機進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和讀寫控制的接口。數(shù)據(jù)的讀寫為標(biāo)準(zhǔn)串行flash接口，包括時鐘、片選、輸入信號、輸出信號。時鐘控制數(shù)據(jù)傳輸速率。片選控制輸入、輸出信號的有效性，低電平有效。輸入信號由8位命令碼、24位地址碼、數(shù)據(jù)碼組成。輸出信號在flash有效識別8位命令碼和24位地址碼后，輸出flash存儲數(shù)據(jù)。同時，根據(jù)讀卡機給出的指令，接口還給出相應(yīng)的開關(guān)動作，對“讀”和“寫”通路進(jìn)行控制。
本發(fā)明具有以下特點大容量射頻IC存儲卡是一種可反復(fù)檫寫的無線IC存儲卡。它的主要特點是數(shù)據(jù)的讀寫接口與標(biāo)準(zhǔn)串行flash存儲器的讀寫接口兼容，具有“透明”讀寫的特點?？ㄉ纤枘芰坑傻皖l感應(yīng)供給，數(shù)據(jù)的讀寫傳輸則用微波耦合來完成。存儲卡采用了多層印刷板結(jié)構(gòu)，外形類似U盤，便于攜帶，克服了一般IC卡容易損壞的缺點。


圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)方框圖；圖2為本發(fā)明射頻IC卡能量供給圖；圖3為本發(fā)明射頻IC卡信號“寫”通路圖；圖4為本發(fā)明射頻IC卡信號“讀”通路圖；圖5為本發(fā)明讀卡器能量載波發(fā)生器示意圖；圖6為本發(fā)明讀卡器信息載波發(fā)生器示意圖；圖7為本發(fā)明讀卡器數(shù)據(jù)發(fā)送“寫”通路示意圖；圖8為本發(fā)明讀卡器數(shù)據(jù)接收“讀”通路示意圖。
圖中1-地面讀卡器，2-車載讀卡器，3-射頻IC卡，4-能量供給單元，5-信號“寫”通路，6-信號“讀”通路，7-信息存儲單元，8-感應(yīng)線圈，9-整流器，10-微波耦合器，11-檢波器，12-下傳載波耦合器，13-倍頻調(diào)制器，14-“讀”數(shù)據(jù)載波耦合器，15-能量載波發(fā)生器，16-信息載波發(fā)生器，17-數(shù)據(jù)發(fā)送“寫”通路，18-數(shù)據(jù)接收“讀”通路，19-數(shù)據(jù)IO與控制接口，20-能量耦合部分，21-信息耦合部分，22-振蕩，23-分頻，24-推動電路，25-能量感應(yīng)線圈，26-壓控振蕩器，27-數(shù)字鎖相環(huán)，28-緩沖放大器，29-功率分配器，30-功率放大，31-調(diào)制以及微波耦合器，32-微波耦合器，33-帶通濾波器，34-低噪聲放大器，35-檢波器。
具體實施例方式
附圖給出了本發(fā)明的一個具體實施例示意圖，下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
通過附圖1可以看出，本發(fā)明為機車監(jiān)控裝置數(shù)據(jù)的讀寫與存儲無線IC卡系統(tǒng)，利用射頻技術(shù)原理，采用射頻無線傳輸?shù)姆椒ǎ脽o線射頻IC卡系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換、傳輸和存儲。而且數(shù)據(jù)的讀寫接口與標(biāo)準(zhǔn)串行flash存儲器的讀寫接口兼容，具有“透明”讀寫的特點。無線射頻IC卡上所需能量由低頻感應(yīng)供給，數(shù)據(jù)的讀寫傳輸則用微波耦合來完成。存儲卡采用了2M大容量射頻IC存儲卡，為多層印刷板結(jié)構(gòu)，外形類似U盤，便于攜帶，克服了一般IC卡容易損壞的缺點。射頻IC卡系統(tǒng)通過能量傳輸、讀數(shù)據(jù)和寫數(shù)據(jù)3個方面完成對機車監(jiān)控裝置數(shù)據(jù)的讀寫與存儲。
1、能量傳輸當(dāng)存儲卡插入讀寫口時，讀卡器通過感應(yīng)線圈將頻率為125KHz的能量載波送到存儲卡上，存儲卡上的整流電路將能量載波整流，轉(zhuǎn)換成直流，作為供給串行flash存儲器工作的電源。
2、讀數(shù)據(jù)讀卡器給出“讀”指令，通過IO口給出“讀”控制狀態(tài)，此時下傳載波通路開關(guān)處于“通”狀態(tài)，“寫”通路的片選通路處于“斷”狀態(tài)，而時鐘和數(shù)據(jù)通路處于“通”狀態(tài)，讀卡機通過IO與控制接口將讀指令(包括地址碼)調(diào)制到數(shù)據(jù)載波通路的調(diào)制開關(guān)上，形成數(shù)據(jù)載波，同時，時鐘信號也被調(diào)制到時鐘通路的調(diào)制開關(guān)上，形成時鐘載波，它們都通過各自通路的微波耦合器被耦合到存儲卡上，解調(diào)后送給存儲器。由于片選通路處于“斷”狀態(tài)，因此flash存儲器的片選為低電平，flash存儲器處于工作狀態(tài)。當(dāng)flash存儲器接收到數(shù)據(jù)通路送來的“讀”指令后，將根據(jù)讀指令的要求，將相應(yīng)存儲單元內(nèi)的數(shù)據(jù)讀出，并調(diào)制到“讀”數(shù)據(jù)通路的倍頻調(diào)制器上，調(diào)制后的“讀”數(shù)據(jù)載波通過“讀”數(shù)據(jù)通路的微波耦合器從存儲卡傳送到讀卡器，經(jīng)低噪聲放大、檢波解調(diào)恢復(fù)成數(shù)據(jù)，最后通過IO與控制接口送給讀卡機。讀數(shù)據(jù)完成后，根據(jù)讀卡機的指令，片選通路處于“開”狀態(tài)，微波載波由片選通路的微波耦合器傳送到存儲器的片選通路，該通路檢波器檢測到片選載波并將其整流為直流電平，存儲器的片選端呈現(xiàn)高電平，存儲器終止“讀”狀態(tài)。讀數(shù)據(jù)可經(jīng)過多次讀出對比校驗。
3、寫數(shù)據(jù)讀卡器給出“寫”指令，通過IO口給出“寫”控制狀態(tài)，此時“寫”通路的片選通路處于“關(guān)”狀態(tài)，下傳載波通路開關(guān)處于“斷”狀態(tài)，而時鐘和數(shù)據(jù)通路處于“通”狀態(tài)。讀卡機通過IO與控制接口將寫指令(包括地址碼)調(diào)制到數(shù)據(jù)載波通路的調(diào)制開關(guān)上，形成數(shù)據(jù)載波，同時，時鐘信號、片選信號也被調(diào)制到時鐘通路的調(diào)制開關(guān)上，形成時鐘、片選載波，它們都通過各自通路的微波耦合器被耦合到存儲卡上，解調(diào)后送給存儲器。當(dāng)flash存儲器接收到數(shù)據(jù)通路送來的“寫”指令后，將根據(jù)寫指令的要求，將數(shù)據(jù)寫入相應(yīng)存儲單元內(nèi)。寫數(shù)據(jù)以片選置高為標(biāo)志完成。而此時，flash內(nèi)部寫操作仍未完成，處于“忙”狀態(tài)，需對狀態(tài)寄存器進(jìn)行判斷。當(dāng)flash狀態(tài)位由“低”跳變?yōu)椤案摺睍r，寫入數(shù)據(jù)可通過讀出對比進(jìn)行校驗。
整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用無線IC卡系統(tǒng)，且無線IC卡為射頻IC卡，射頻IC卡系統(tǒng)主要完成監(jiān)控裝置司機參數(shù)的設(shè)定、運行達(dá)示信息的輸入和運行記錄數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)儲等功能，由地面讀卡器、車載讀卡器、射頻IC卡三部分構(gòu)成。地面讀卡器可安裝在地面，通過RS232通信規(guī)程與地面微機通信，用以轉(zhuǎn)儲記錄數(shù)據(jù)、寫入司機參數(shù)和運行達(dá)示信息。車載讀卡器安裝在機車上，通過RS485通信規(guī)程與監(jiān)控裝置通信，用于完成司機設(shè)定參數(shù)從射頻IC卡到監(jiān)控裝置的傳送和記錄數(shù)據(jù)從監(jiān)控裝置到射頻IC卡的傳送。射頻IC卡用于存放司機設(shè)定參數(shù)、運行達(dá)示信息和記錄數(shù)據(jù)。IC卡容量為2M字節(jié)。射頻IC卡系統(tǒng)應(yīng)能與現(xiàn)有的接觸式IC卡系統(tǒng)兼容。在一段時間內(nèi)，兩套系統(tǒng)可以同時共存在，且互不干擾。射頻IC卡系統(tǒng)通過能量傳輸、讀數(shù)據(jù)和寫數(shù)據(jù)3個方面完成對機車監(jiān)控裝置數(shù)據(jù)的讀寫與存儲。
其中，所述的射頻IC卡主要包含四個部分1、能量供給單元。它由感應(yīng)線圈、整流器組成，其功能是接收讀卡器提供的低頻交流能量并整流為直流能量，以提供存儲卡工作的直流能量。
2、信號“寫”通路，由3路調(diào)制的微波信號分別將數(shù)據(jù)、時鐘和片選信號通過耦合通路傳輸?shù)絀C卡上，解調(diào)后寫入存儲器。每一個通路分別包含微波耦合器、檢波器。
3、信號“讀”通路。由一路下傳載波通路和一路“讀”數(shù)據(jù)通路組成，其中“讀”通路由下傳載波耦合器、倍頻調(diào)制器、“讀”數(shù)據(jù)載波耦合器組成。
4、信息存儲單元。為串行flash存儲器，數(shù)據(jù)容量為2M以上字節(jié)。
所述的讀卡器包括以下五個部分，即1、能量載波發(fā)生器。由振蕩、分頻、推動電路和能量感應(yīng)線圈組成，能量載波經(jīng)能量傳輸感應(yīng)線圈送給存儲卡。
2、信息載波發(fā)生器。由壓控振蕩器、數(shù)字鎖相環(huán)、緩沖放大器組成。振蕩器采用了數(shù)字鎖相技術(shù)。振蕩器的輸出端用一級緩沖放大，保證振蕩器的工作不受輸出電路阻抗變化的影響。
3、數(shù)據(jù)發(fā)送“寫”通路。數(shù)據(jù)發(fā)送“寫”通路的功能是將信息載波調(diào)制、放大后，通過耦合的方式將調(diào)制后的信號送給存儲卡。它由3個通道(時鐘、數(shù)據(jù)和片選)組成，各通道都包含功率分配器、功率放大和調(diào)制以及微波耦合器。
4、數(shù)據(jù)接收“讀”通路。數(shù)據(jù)接收“讀”通道由兩路微波通道組成。分別稱為下傳載波通路和數(shù)據(jù)讀載波通路，下傳載波通路的作用是將未調(diào)制載波傳到存儲卡上，由功率分配器、控制開關(guān)和微波耦合器組成，數(shù)據(jù)讀載波通路則是接收由存儲卡發(fā)出的“讀”數(shù)據(jù)調(diào)制載波，經(jīng)濾波、放大和解調(diào)后還原成數(shù)據(jù)。通過數(shù)據(jù)接口送給讀卡機。數(shù)據(jù)讀載波通路由微波耦合器、帶通濾波器、低噪聲放大器、檢波器組成。
5、數(shù)據(jù)IO與控制接口。是與讀卡機進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和讀寫控制的接口。數(shù)據(jù)的讀寫為標(biāo)準(zhǔn)串行flash接口，包括時鐘、片選、輸入信號、輸出信號。時鐘控制數(shù)據(jù)傳輸速率。片選控制輸入、輸出信號的有效性，低電平有效。輸入信號由8位命令碼、24位地址碼、數(shù)據(jù)碼組成。輸出信號在flash有效識別8位命令碼和24位地址碼后，輸出flash存儲數(shù)據(jù)。同時，根據(jù)讀卡機給出的指令，接口還給出相應(yīng)的開關(guān)動作，對“讀”和“寫”通路進(jìn)行控制。
實施例一一種無線射頻IC卡系統(tǒng)，由地面讀卡器1、車載讀卡器2、IC卡3三部分構(gòu)成。其特點在于1、IC卡3為射頻IC卡，射頻IC卡主要包含能量供給單元4、信號“寫”通路5、信號“讀”通路6和信息存儲單元7四個部分，且能量供給單元4構(gòu)成能量耦合部分20；信號“寫”通路5、信號“讀”通路6組合構(gòu)成信息耦合部分21。其中A.能量供給單元4(如圖2所示)。它由感應(yīng)線圈8、整流器9組成，其功能是接收讀卡器提供的低頻交流能量(125KHz)并整流為直流能量，以提供存儲卡工作的直流能量。
B.信號“寫”通路5(如圖3所示)。由3路調(diào)制的微波信號分別將數(shù)據(jù)、時鐘和片選信號通過耦合通路傳輸?shù)絀C卡上，解調(diào)后寫入存儲器。每一個通路分別包含微波耦合器10、檢波器11。
C.信號“讀”通路6(如圖4所示)。由一路下傳載波通路和一路“讀”數(shù)據(jù)通路組成，下傳載波的工作頻率為2.45GHz，“讀”數(shù)據(jù)的載波頻率為下傳載波頻率的2倍，保證了“讀”數(shù)據(jù)載波的信號接收不受下傳載波的干擾。“讀”通路由下傳載波耦合器12、倍頻調(diào)制器13、“讀”數(shù)據(jù)載波耦合器14組成。
D.信息存儲單元7即射頻IC卡芯片。為串行flash存儲器，數(shù)據(jù)容量為2M字節(jié)。
整個射頻IC卡外形尺寸為69×21×10mm，采用三級階梯狀。其中內(nèi)部印制板材料采用的是相對介電常數(shù)為4.15的FR-4多層基片，相對于普通印制板材料，具有較好的高頻和微波特性，同時又便于進(jìn)行多層印制板工藝的加工生產(chǎn)。除耦合部分外，其余電路部分可采用塑料或金屬封裝保護(hù)外殼。
2、車載讀卡器2由以下五個部分組成，即A.能量載波發(fā)生器15(如圖5所示)。產(chǎn)生工作頻率為125KHz的能量載波。由振蕩22、分頻23、推動電路24和能量感應(yīng)線圈25組成，能量載波經(jīng)能量傳輸感應(yīng)線圈送給存儲卡。
B.信息載波發(fā)生器16(如圖6所示)。由壓控振蕩器26、數(shù)字鎖相環(huán)27、緩沖放大器28組成。振蕩器產(chǎn)生工作頻率為2.45GHz的信息載波，為了保證頻率的穩(wěn)定性和頻譜純度，采用了數(shù)字鎖相技術(shù)。振蕩器的輸出端用一級緩沖放大，保證振蕩器的工作不受輸出電路阻抗變化的影響。
C.數(shù)據(jù)發(fā)送“寫”通路17(如圖7所示)。數(shù)據(jù)發(fā)送“寫”通路的功能是將信息載波調(diào)制、放大后，通過耦合的方式將調(diào)制后的信號送給存儲卡。它由3個通道(時鐘、數(shù)據(jù)和片選)組成，各通道都包含功率分配器29、功率放大30和調(diào)制以及微波耦合器31。
D.數(shù)據(jù)接收“讀”通路18(如圖8所示)。數(shù)據(jù)接收“讀”通道由兩路微波通道組成。分別稱為下傳載波通路和數(shù)據(jù)讀載波通路，下傳載波通路的作用是將工作頻率為2.45GHz的未調(diào)制載波傳到存儲卡上，由功率分配器、控制開關(guān)和微波耦合器組成，數(shù)據(jù)讀載波通路則是接收由存儲卡發(fā)出的工作頻率為4.9GHz的“讀”數(shù)據(jù)調(diào)制載波，經(jīng)濾波、放大和解調(diào)后還原成數(shù)據(jù)。通過數(shù)據(jù)接口送給讀卡機。數(shù)據(jù)讀載波通路由微波耦合器32、帶通濾波器33、低噪聲放大器34、檢波器35組成。
E.數(shù)據(jù)IO與控制接口19。是與讀卡機進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和讀寫控制的接口。數(shù)據(jù)的讀寫為標(biāo)準(zhǔn)串行flash接口，包括時鐘、片選、輸入信號、輸出信號。時鐘控制數(shù)據(jù)傳輸速率。片選控制輸入、輸出信號的有效性，低電平有效。輸入信號由8位命令碼、24位地址碼、數(shù)據(jù)碼組成。輸出信號在flash有效識別8位命令碼和24位地址碼后，輸出flash存儲數(shù)據(jù)。同時，根據(jù)讀卡機給出的指令，接口還給出相應(yīng)的開關(guān)動作，對“讀”和“寫”通路進(jìn)行控制。
讀卡器的整體尺寸為113×60×4.8mm3，基板材料為介電常數(shù)2.65的聚四氟乙烯，由兩層背靠背的印制板電路組成。如采用多層印制板工藝，則讀卡器的尺寸將大大縮小。
權(quán)利要求
1.一種機車監(jiān)控裝置用的無線IC存儲卡方法，其特征在于利用射頻技術(shù)原理，采用射頻無線傳輸?shù)姆椒?，用無線射頻IC卡系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)行數(shù)據(jù)交換、傳輸和存儲，而且數(shù)據(jù)的讀寫接口與標(biāo)準(zhǔn)串行flash存儲器的讀寫接口兼容，具有“透明”讀寫的特點；無線射頻IC卡上所需能量由低頻感應(yīng)供給，數(shù)據(jù)的讀寫傳輸則用微波耦合來完成；存儲卡采用了2M大容量射頻IC存儲卡，為多層印刷板結(jié)構(gòu)，外形類似U盤；射頻IC卡系統(tǒng)通過能量傳輸、讀數(shù)據(jù)和寫數(shù)據(jù)3個方面完成對機車監(jiān)控裝置數(shù)據(jù)的讀寫與存儲。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的能量傳輸為當(dāng)存儲卡插入讀寫口時，讀卡器通過感應(yīng)線圈將頻率為125KHz的能量載波送到存儲卡上，存儲卡上的整流電路將能量載波整流，轉(zhuǎn)換成直流，作為供給串行flash存儲器工作的電源。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的讀數(shù)據(jù)為讀卡器給出“讀”指令，通過IO口給出“讀”控制狀態(tài)，此時下傳載波通路開關(guān)處于“通”狀態(tài)，“寫”通路的片選通路處于“斷”狀態(tài)，而時鐘和數(shù)據(jù)通路處于“通”狀態(tài)，讀卡機通過IO與控制接口將讀指令，包括地址碼，調(diào)制到數(shù)據(jù)載波通路的調(diào)制開關(guān)上，形成數(shù)據(jù)載波，同時，時鐘信號也被調(diào)制到時鐘通路的調(diào)制開關(guān)上，形成時鐘載波，它們都通過各自通路的微波耦合器被耦合到存儲卡上，解調(diào)后送給存儲器；由于片選通路處于“斷”狀態(tài)，因此flash存儲器的片選為低電平，flash存儲器處于工作狀態(tài)；當(dāng)flash存儲器接收到數(shù)據(jù)通路送來的“讀”指令后，將根據(jù)讀指令的要求，將相應(yīng)存儲單元內(nèi)的數(shù)據(jù)讀出，并調(diào)制到“讀”數(shù)據(jù)通路的倍頻調(diào)制器上，調(diào)制后的“讀”數(shù)據(jù)載波通過“讀”數(shù)據(jù)通路的微波耦合器從存儲卡傳送到讀卡器，經(jīng)低噪聲放大、檢波解調(diào)恢復(fù)成數(shù)據(jù)，最后通過IO與控制接口送給讀卡機；讀數(shù)據(jù)完成后，根據(jù)讀卡機的指令，片選通路處于“開”狀態(tài)，微波載波由片選通路的微波耦合器傳送到存儲器的片選通路，該通路檢波器檢測到片選載波并將其整流為直流電平，存儲器的片選端呈現(xiàn)高電平，存儲器終止“讀”狀態(tài)；讀數(shù)據(jù)可經(jīng)過多次讀出對比校驗。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的寫數(shù)據(jù)為讀卡器給出“寫”指令，通過IO口給出“寫”控制狀態(tài)，此時“寫”通路的片選通路處于“關(guān)”狀態(tài)，下傳載波通路開關(guān)處于“斷”狀態(tài)，而時鐘和數(shù)據(jù)通路處于“通”狀態(tài)；讀卡機通過IO與控制接口將寫指令，包括地址碼，調(diào)制到數(shù)據(jù)載波通路的調(diào)制開關(guān)上，形成數(shù)據(jù)載波，同時，時鐘信號、片選信號也被調(diào)制到時鐘通路的調(diào)制開關(guān)上，形成時鐘、片選載波，它們都通過各自通路的微波耦合器被耦合到存儲卡上，解調(diào)后送給存儲器；當(dāng)flash存儲器接收到數(shù)據(jù)通路送來的“寫”指令后，將根據(jù)寫指令的要求，將數(shù)據(jù)寫入相應(yīng)存儲單元內(nèi)；寫數(shù)據(jù)以片選置高為標(biāo)志完成，而此時，flash內(nèi)部寫操作仍未完成，處于“忙”狀態(tài)，需對狀態(tài)寄存器進(jìn)行判斷；當(dāng)flash狀態(tài)位由“低”跳變?yōu)椤案摺睍r，寫入數(shù)據(jù)可通過讀出對比進(jìn)行校驗。
5.如權(quán)利要求1所述的方法的裝置，采用無線IC卡系統(tǒng)，且無線IC卡為射頻IC卡，由地面讀卡器(1)、車載讀卡器(2)、IC卡(3)三部分構(gòu)成，其特征在于地面讀卡器可安裝在地面，通過RS232通信規(guī)程與地面微機通信，用以轉(zhuǎn)儲記錄數(shù)據(jù)、寫入司機參數(shù)和運行達(dá)示信息；車載讀卡器安裝在機車上，通過RS485通信規(guī)程與監(jiān)控裝置通信，用于完成司機設(shè)定參數(shù)從射頻IC卡到監(jiān)控裝置的傳送和記錄數(shù)據(jù)從監(jiān)控裝置到射頻IC卡的傳送；射頻IC卡用于存放司機設(shè)定參數(shù)、運行達(dá)示信息和記錄數(shù)據(jù)。
6.如權(quán)利要求5所述的方法的裝置，其特征在于IC卡(3)為射頻IC卡，射頻IC卡主要包含能量供給單元(4)、信號“寫”通路(5)、信號“讀”通路(6)和信息存儲單元(7)四個部分，且能量供給單元(4)構(gòu)成能量耦合部分20；信號“寫”通路(5)、信號“讀”通路(6)組合構(gòu)成信息耦合部分(21)。
7.如權(quán)利要求5或6所述的方法的裝置，其特征在于所述的所述的IC卡(3)的能量供給單元(4)由感應(yīng)線圈(8)、整流器(9)組成，其功能是接收讀卡器提供的低頻交流能量并整流為直流能量，以提供存儲卡工作的直流能量；所述的信號“寫”通路(5)由3路調(diào)制的微波信號分別將數(shù)據(jù)、時鐘和片選信號通過耦合通路傳輸?shù)絀C卡上，解調(diào)后寫入存儲器，每一個通路分別包含微波耦合器(10)、檢波器(11)；所述的信號“讀”通路(6)由一路下傳載波通路和一路“讀”數(shù)據(jù)通路組成，下傳載波的工作頻率為2.45GHz，“讀”數(shù)據(jù)的載波頻率為下傳載波頻率的2倍，保證了“讀”數(shù)據(jù)載波的信號接收不受下傳載波的干擾；所述的“讀”通路由下傳載波耦合器(12)、倍頻調(diào)制器(13)、“讀”數(shù)據(jù)載波耦合器(14)組成；所述的信息存儲單元(7)即射頻IC卡芯片，為串行flash存儲器，數(shù)據(jù)容量為2M以上字節(jié)；
8.如權(quán)利要求5或6所述的方法的裝置，其特征在于所述的車載讀卡器(2)由能量載波發(fā)生器(15)、信息載波發(fā)生器(16)、數(shù)據(jù)發(fā)送“寫”通路(17)、數(shù)據(jù)接收“讀”通路(18)和數(shù)據(jù)IO與控制接口(19)構(gòu)成。
9.如權(quán)利要求5或6所述的方法的裝置，其特征在于所述的能量載波發(fā)生器(15)為產(chǎn)生工作頻率為125KHz的能量載波，由振蕩(22)、分頻(23)、推動電路(24)和能量感應(yīng)線圈(25)組成，能量載波經(jīng)能量傳輸感應(yīng)線圈送給存儲卡；所述的信息載波發(fā)生器(16)為由壓控振蕩器(26)、數(shù)字鎖相環(huán)(27)、緩沖放大器(28)組成，振蕩器產(chǎn)生工作頻率為2.45GHz的信息載波，為了保證頻率的穩(wěn)定性和頻譜純度，采用了數(shù)字鎖相技術(shù)；振蕩器的輸出端用一級緩沖放大，保證振蕩器的工作不受輸出電路阻抗變化的影響；所述的數(shù)據(jù)發(fā)送“寫”通路(17)為數(shù)據(jù)發(fā)送“寫”通路的功能是將信息載波調(diào)制、放大后，通過耦合的方式將調(diào)制后的信號送給存儲卡，它由3個通道(時鐘、數(shù)據(jù)和片選)組成，各通道都包含功率分配器(29)、功率放大(30)和調(diào)制以及微波耦合器(31)；所述的數(shù)據(jù)接收“讀”通路(18)為數(shù)據(jù)接收“讀”通道由兩路微波通道組成，分別稱為下傳載波通路和數(shù)據(jù)讀載波通路，下傳載波通路的作用是將工作頻率為2.45GHz的未調(diào)制載波傳到存儲卡上，由功率分配器、控制開關(guān)和微波耦合器組成，數(shù)據(jù)讀載波通路則是接收由存儲卡發(fā)出的工作頻率為4.9GHz的“讀”數(shù)據(jù)調(diào)制載波，經(jīng)濾波、放大和解調(diào)后還原成數(shù)據(jù)；通過數(shù)據(jù)接口送給讀卡機，數(shù)據(jù)讀載波通路由微波耦合器(32)、帶通濾波器(33)、低噪聲放大器(34)、檢波器(35)組成；所述的數(shù)據(jù)IO與控制接口(19)為是與讀卡機進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和讀寫控制的接口，數(shù)據(jù)的讀寫為標(biāo)準(zhǔn)串行flash接口，包括時鐘、片選、輸入信號、輸出信號；時鐘控制數(shù)據(jù)傳輸速率；片選控制輸入、輸出信號的有效性，低電平有效；輸入信號由8位命令碼、24位地址碼、數(shù)據(jù)碼組成；輸出信號在flash有效識別8位命令碼和24位地址碼后，輸出flash存儲數(shù)據(jù)；同時，根據(jù)讀卡機給出的指令，接口還給出相應(yīng)的開關(guān)動作，對“讀”和“寫”通路進(jìn)行控制。
全文摘要
機車監(jiān)控裝置用的無線IC存儲卡方法及系統(tǒng)裝置，用為射頻IC卡的無線IC卡系統(tǒng)，射頻IC卡系統(tǒng)主要完成監(jiān)控裝置司機參數(shù)設(shè)定、運行達(dá)示信息的輸入和運行記錄數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)儲等功能，由地面讀卡器、車載讀卡器、射頻IC卡構(gòu)成。地面讀卡器安裝在地面，由標(biāo)準(zhǔn)通信規(guī)程與地面微機通信，以轉(zhuǎn)儲記錄數(shù)據(jù)、寫入司機參數(shù)和運行達(dá)示信息。車載讀卡器安裝在機車上，由標(biāo)準(zhǔn)通信規(guī)程與監(jiān)控裝置通信，完成司機設(shè)定參數(shù)從射頻IC卡到監(jiān)控裝置的傳送和記錄數(shù)據(jù)從監(jiān)控裝置到射頻IC卡的傳送。射頻IC卡存放司機設(shè)定參數(shù)、運行達(dá)示信息和記錄數(shù)據(jù)，容量為2M以上字節(jié)，能與現(xiàn)有接觸式IC卡系統(tǒng)兼容。一段時間內(nèi)，兩套系統(tǒng)可同時共存。
文檔編號G06K19/077GK1873663SQ20061003161
公開日2006年12月6日 申請日期2006年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月9日
發(fā)明者唐潤山, 王露瑤, 陳穎, 吳君, 曹磊 申請人:株洲南車時代電氣股份有限公司