基于FRAM的公交收费系统的实现

2007-03-09 19:03:27来源: 互联网
摘要:FRAM是美国RAMTRON公司推出的一种集擦写次数多,读写速度快,可靠性高的一种新型存储器。本文介绍了一种采用FRAM,蓝牙模块实现的公交车刷卡,数据采集的实现方法。 关键词:FRAM;蓝牙模块; 引言:自从20世纪70年代IC卡诞生以来,在飞速发展的微电子技术的带动下,IC卡已经深入到社会生活的各个角落,各种各样的卡大大方便了人们的生活:银行的食堂卡、信用卡,公交车使用的交通卡,就餐使用的食堂卡,出入管理使用的考勤卡,打电话使用的付费电话卡,手机中使用的SIM卡等等。 一 开发背景 公共交通是我国居民出行的主要方式,但由于我国人口众多,公共汽车常常拥挤不堪,售票员工作量较大,工作环境恶劣,公交收费、找零、财务管理及对售票员的监督难度较大。如果乘客人手一张智能卡,上车时只需将卡轻轻一晃,票款就自动记录下来,公交管理的问题将应刃而解。 二 系统概述 该系统运用先进的非接触式IC技术,FRAM存储和高效的篮牙网关系统,为公交支付提供了安全可靠,低成本,方便高效的支付方式和完整的业务处理系统,为提高公交行业的服务质量,树立公交行业优质高效服务的新形象,奠定了坚实的技术基础。同时,也为银行更进一步地发展持卡消费,创造了良好的条件。此外,非接触式IC卡多应用技术的实施,使得同一张IC卡能够提供更多的社会服务(如轮渡、地铁及公园门票的非接触式收费),真正做到一卡多用,从而产生积极的社会效益和可观的经济效益。 RAMTRON公司的FRAM芯片跟传统的EEPROM,FLASH相比有着几乎无限次擦写次数,数据安全性高等优点,它的应用,使得公交支付服务具备了以下优点: (1) 使用方便。公交车每次到达车站时,本次(一个来回)的刷卡记录可以在到站时通过篮牙网关实时的传到站内的PC机中,所有操作均无需接触,全部由系统自动完成,不需人员干涉,降低人工成本。 (2) 简化读卡器的结构。传统方案的数据至少需要保存一周左右,采用篮牙网关以后数据只用保存公交车出行一个来回的时间,数据就可以传到站内PC机,读卡器内的数据就可以清除,因为采用FRAM(如:FM1808等并口系列芯片),数据不需要冗余双备份,从体积,成本等方面来考虑都有所减少。 (3) 降低数据丢失的概率。数据在读卡器里滞留的时间越长,发生出错的概率越高,再加上采用FRAM来存储交易记录,更能保证数据不会出错。 (4) 良好的系统开放性和通用性。通过采用良好的篮牙通用网关设备,使得系统可灵活增减符合篮牙协议标准协议的公交读卡器节点。为灵活组网提供了硬件基础。 (5) 结算方便简捷。通过高效的金融网络系统可方便高效地进行资金结算,大大加快了资金流动,减少了资金周转时间,为公交支付服务的进一步发展提供了保证。 三 系统结构 3.1系统结构示意图 3.2系统结构说明: (1) 银行帐务主机:管理卡及帐户档案,以及所有卡及卡帐户的帐务处理,IC卡业务的收发包处理,IC卡黑名单管理等,可通过X.25或TCP/IP协议与公交公司帐务主机通讯。 (2) 银行网点加值系统:完成公交IC卡的开卡,存款以及日常结算工作,通过银行内部网络与银行帐务主机相联。‘ (3) 公交主机系统:负责与银行主机的数据通讯及交易的管理,以及通讯,日志,统计管理等。 (4) 公交分公司系统:负责与公交主机系统的数据通讯及交易的管理,包括对下级车载机系统管理,驾驶员管理,通讯管理,统计管理,日志管理等。 (5) 车载机收费及数据采集系统:非接触式收费方式,均由非接触式接收器和相应通讯设施组成,完成公交IC卡的扣款,累计的交易统计数据在车行驶过程中暂存到FRAM中,然后通过篮牙模块在公交车进站时传输到数据系统中,再经过网络传输到公交主机。 四 硬件组成 4.1 计算机 主机:486以上机型即可,内存8M以上,硬盘空间110兆以上,标准VGA彩显,分辩率640%26;#215;480,鼠标。 4.2 网络 银行主机、公交总公司主机与各分公司主机可通过X.25或TCP/IP协议联网,车载收费器与公交站之间的数据通讯采用标准的篮牙协议。 4.3 读写设备 读写器采用硬件加密的3DES(TRIPLE DES)。 4.4 智能卡选型 采用普通逻辑加密卡即可,例如SLE4428; 五 软件组成 5.1公交系统功能说明 系统软件主要有以下部分组成:公交系统由车载系统,红外线数据采集系统,以及公交公司信息数据网络系统等部分组成。 1. 车载系统 车载系统安装于公共汽车上,使用公共汽车电源。它具有以下功能。 (1) 车载机开机 车载机开机,驾驶员卡启动完成。开机后,可设置车票票额及路线。 (2) 车载机验票扣款 顾客上车后,使用IC卡,在10cm范围内,验票扣款。卡片可放在钱包内,不必取出。交易时间少于0.1秒。 (3) 语音及指示灯功能 正常交易及异常情况均有不同的铃声提示及指示灯显示。 (4) 余额显示 在每次验票扣款后,均有卡余额显示。 (5) 防碰撞功能(自动分辨功能) 当多张卡同时进入操作区时,车载机会提示只能一张卡进入,当一张卡完成操作未离开操作区而有另一张卡进入时,则这张卡不会对之前的卡片有影响。读写机也不会与后来的卡片交易,直至第一张卡离开读写区为卡。 (6) 驾驶员卡结算 驾驶员每天换班时,用其驾驶员卡结算本机的收入总数,人次总数,月票人次数,以及结算时间,机号,驾驶员号等信息。 2. 数据采集系统 (1) 黑名单下载 公交信息系统下载来自银行的黑名单数据,传输方式采用篮牙协议传输。 (2) 黑名单安装 在公交车发车时,对车载机黑名单通过篮牙模块与公交车站内的PC机进行更新。 (3) 车载机篮牙数据采集 对车载机交易明细数据进行采集。 (4) 交易数据传输 车载机内FRAM的数据通过篮牙模块送至公交站内的PC系统中,再经由公交公司信息网络系统上送公交主机及银行后台主机。 3. 公交公司信息网络系统 该系统由分公司系统及总公司系统组成。通过高速MODEM进行数据传输。 5.2 发卡系统及设计 在非接触IC卡应用系统中,发卡系统的安全及其管理机制,影响着整个系统的安全。银行在指定范围内发行IC卡,如何安全地控制和管理发卡应用系统,便成为IC卡应用系统安全的关键。 本IC卡发卡系统,采用集中管理的方式,对于主密钥的安全存储采用硬件加密存储。发卡系统核心密钥的传输也采用3DES的方式实现。从而确保了整个发卡系统密钥的安全性。 1. 发卡系统说明 (1) 发卡系统结构说明 (2) 主密钥生成 由多人输入发卡主密钥。主密钥经由工厂密钥(Manufacture Key)经3DES加密后,传输至非接触式读卡机,并在读卡机内部经3DES解密,存放于加密存储器芯片中。主密钥包含以下密钥: ① ISSUER KEY:发行者密钥,用于系统控制。 ② UPDATE KEY:个人信息修改密钥,用于修改个人信息控制。 ③ DEBIT KEY:钱包扣款密钥,用于验票扣款。 ④ CREDIT KEY:钱包存款密钥,用于钱包存款。 (3) 发卡过程说明 ① 采用发卡管理卡启动发卡系统。 ②输入卡号等发卡信息。 ③ 读卡机读取卡片序列号(Card Serial Number) ④ 在读卡机内,根据卡片序列号对各主密钥进行处理。 ⑤ 将密钥处理结果及数据写入卡片中。 ⑥ 卡片初始状态为非启用状态。 5.3系统安全说明 本系统IC卡脱机消费的特性,使得其安全性控制显得尤为重要,在本系统的安全性能设计中,主要考虑了银行后台安全控制,交易认证等一系列措施。 1. 银行后台安全控制机制 为了确保系统的安全性,非接触式IC卡的钱包存款采用联机交易的方式,并且将存款密钥存放于银行后台的安全芯片中,每次存款交易由银行主机进行校验,有效地防止了伪造存款现象的发生。 2. 交易认证 本系统中,车载机在进行验票扣款时,采用3次密码的双向认证(符合ISO DIS9789-2要求)。所有数据均有16BIT的CRC校验。 3. 网络系统信息安全 在该IC卡网络系统的信息安全控制上,采用的是MAC(Message Authentication Code)校验的技术,确保交易信息的完整性和一致性。 4. 黑名单管理 黑名单管理是指IC卡处理时对黑名单卡信息的处理,由于IC卡在公交系统的大量脱机消费交易,使得黑名单的管理显得尤为重要,车载机上必须保存最新的黑名单信息,如上所述,黑名单管理采用了联机下传的方式。
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