手机磁条卡读卡器参考设计应用报告

3 固件框图
　　


　　图8.软件架构
　　4 固件设计目标
　　本应用面向微型低功耗读卡器，对于功耗非常敏感，故必须尽可能降低主MCU自身的功耗。降低MCU功耗既要充分利用MSP430F系列单片机所具备的低功耗特质，如多种工作模式，智能外设等，有关这方面的应用数不胜数，这里不在赘述;更重要的另一方面，也要从降低解码时的主频入手，尽量减少正常工作时的能量的损耗。
　　对于刷卡器而言，要求能够稳定的读取卡片内容，适应不同的刷卡速度，同时也要能够同时读出两个磁道(磁道2和磁道3)的内容。
　　5 磁头信号的软解码
　　为了读取磁卡中的内容并转换成协议规定的字符，我们需要对磁头信号进行调理放大，然后通过MSP430F5310 单片机的ADC单元进行实时转换分析，并最终得到相应的数据流。
　　首先，我们要了解磁头信号是什么样子的。图-9是一段真实的信号，这个经放大后的磁头感应信号拥有与磁条磁场类似的波形。从前面对ISO-7811的介绍中我们知道，这些交变的信号就隐藏着我们需要的信息。
　　


　　图 9. 调理放大后的磁条信号
　　利用ADC，我们可以对这些波形进行实时采样，并计算分析这些电流脉冲之间的时间。而这些时间间隔的长短就成了我们判断“0”或者“1”的依据。一旦能够确定这些“0”“1”组合，根据图5中的表格，我们可以最终知道在一张磁卡上到底隐藏了什么内容。
　　6 与手机软件通信
　　最终我们需要将磁卡中的内容发送给上位机，这里就是发送给手机端的软件，通过耳机插孔。当然在传送这些账户信息之前，很可能我们需要对这些信息进行加密处理，可以使用包括RSA，3DES等各种方法，本设计并未实现此功能。
　　6.1.1 通信格式
　　通信格式由设计者定义，以下为本应用笔记自定义的格式。
　　如图-10所示，通信过程中，使用不同的脉宽表示数位的“0”和“1”。其频率分别是2.2KHz(“0”)及 1.1KHz(”1”)，占空比固定为100%。终端和手机应用软件均使用相同的格式。
　　


　　图10.通信的位格式
　　有了位格式定义，终端和应用软件之间的高层命令帧格式也可以制定。本参考设计使用如图-11中所示数据帧格式：首字节为命令，且以“1”开始，高位在前。第二个字节为后续数据中包含的字符(4bit)长度。
　　


　　图11.命令帧格式
　　在真正的产品设计中，由于所有的数据需要加密后才能发送给上层应用软件，所以实际的数据/命令帧格式一定会有所区别。此外，为了确保通信正确，也可以附加校验码如CRC16等。