多功能讀寫卡器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種多功能讀寫卡器，其包括：中央控制模塊、通訊模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、時(shí)鐘及系統(tǒng)控制模塊、IC卡接口模塊以及電源模塊。本發(fā)明是一款支持多種類型IC卡片的多功能讀寫卡器，將各種讀寫卡器功能進(jìn)行統(tǒng)一，對(duì)通訊協(xié)議進(jìn)行統(tǒng)一，滿足了目前及將來(lái)IC卡預(yù)付費(fèi)電能表及智能電表的售電及其他業(yè)務(wù)需要。同時(shí)具有安全認(rèn)證識(shí)別功能，為提高整體系統(tǒng)的安全性提供了保證。簡(jiǎn)化和方便了供電部門進(jìn)行售電等業(yè)務(wù)中的讀寫卡器的使用、安裝和維護(hù)工作。為進(jìn)行系統(tǒng)升級(jí)完善及推行各種類型的售電渠道（如自助售電設(shè)備、銀行代售、超市代售、網(wǎng)絡(luò)自助售電、POS機(jī)售電等）提供了保證。
【專利說(shuō)明】多功能讀寫卡器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種讀寫卡器，尤其涉及一款支持多種類型IC卡同時(shí)具有安全認(rèn)證功能的多功能讀寫卡器。

【背景技術(shù)】
[0002]在國(guó)內(nèi)電力領(lǐng)域，隨著用電一戶一表、計(jì)費(fèi)到戶的不斷推廣和實(shí)施，各種類型的IC卡預(yù)付費(fèi)電能表被大量使用，并取得了巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。但隨著技術(shù)的不斷更新，供電部門多年來(lái)購(gòu)進(jìn)并安裝了各種類型的預(yù)付費(fèi)電能表，其中使用的IC卡類型異常繁多，如根據(jù)芯片劃分有各種存儲(chǔ)卡、邏輯加密卡、CPU卡等，按結(jié)構(gòu)形態(tài)分有卡片IC卡和各種電鑰匙卡。這使得供電部門必須使用各種各樣的多種讀寫卡器來(lái)保證售電系統(tǒng)的正常運(yùn)行，保證之前安裝的電能表能夠繼續(xù)使用。導(dǎo)致業(yè)務(wù)終端和售電終端往往需要連接多個(gè)讀寫卡器，給操作人員造成極大的不便。并且，隨著電力部門面向社會(huì)服務(wù)水平的提高，需要提供各種類型的售電渠道，如自助售電設(shè)備、銀行代售電、超市代售電、網(wǎng)絡(luò)自助售電、POS機(jī)售電等。但是，多種讀寫卡器并存的情況給以上業(yè)務(wù)的開展造成了極大的阻礙。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種能夠支持多種IC卡，同時(shí)具有安全認(rèn)證功能的多功能讀寫卡器。該多功能讀卡器將各種不同讀寫卡器功能進(jìn)行統(tǒng)一，對(duì)通訊協(xié)議進(jìn)行統(tǒng)一，滿足目前及將來(lái)IC卡預(yù)付費(fèi)電能表及智能電表的售電及其他業(yè)務(wù)需要，同時(shí)具有安全認(rèn)證識(shí)別功能，為提高整體系統(tǒng)的安全性提供了保證。
[0004]為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明包括:
[0005]中央控制模塊，其是多功能讀寫卡器的核心處理單元，控制其它模塊的正常工作，對(duì)經(jīng)由其它模塊傳送或接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)組織和解析工作；對(duì)來(lái)自通訊模塊的應(yīng)答請(qǐng)求和指令進(jìn)行應(yīng)答和處理操作；實(shí)現(xiàn)各種類型IC卡接口的檢測(cè)和讀寫卡操作，而且中央控制模塊還肩負(fù)著與系統(tǒng)的安全認(rèn)證工作；
[0006]通訊模塊，其是多功能讀寫卡器與系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互接口，負(fù)責(zé)多功能讀寫卡器的數(shù)據(jù)輸入和輸出工作；
[0007]數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，其用于存儲(chǔ)多功能讀寫卡器的關(guān)鍵數(shù)據(jù)以及IC卡讀取過(guò)程中的緩存數(shù)據(jù)，并存儲(chǔ)多功能讀寫卡器的唯一標(biāo)識(shí)信息和用于系統(tǒng)安全認(rèn)證的密鑰；
[0008]時(shí)鐘及系統(tǒng)控制模塊，其為多功能讀寫卡器的各個(gè)模塊提供系統(tǒng)工作時(shí)鐘，為不同類型的IC卡提供相應(yīng)的同步時(shí)鐘，而且時(shí)鐘及系統(tǒng)控制電路還具有溫度補(bǔ)償功能，能夠補(bǔ)償外部溫度變化對(duì)時(shí)鐘頻率的影響；
[0009]IC卡接口模塊，其包括多功能讀寫卡器內(nèi)部的SAM卡接口、標(biāo)準(zhǔn)IC卡接口、電鑰匙卡接口，IC卡接口模塊分別為不同的接口提供不同的驅(qū)動(dòng)和控制電路，并能依據(jù)插入卡的類型，自動(dòng)切換電路；以及
[0010]電源模塊，其為多功能讀寫卡器的各功能模塊提供工作電源，而且電源模塊還具有儲(chǔ)能電路，在外部輸入電源斷開時(shí)，仍能夠?yàn)闀r(shí)鐘電路提供維持時(shí)鐘正常工作的電源，確保系統(tǒng)時(shí)鐘不丟失；并且在外部輸入電源接通時(shí)，能夠?yàn)閮?chǔ)能電路充電。
[0011]本發(fā)明的有益效果為:
[0012]本發(fā)明是一款支持多種類型IC卡片的多功能讀寫卡器，將各種讀寫卡器功能進(jìn)行統(tǒng)一，對(duì)通訊協(xié)議進(jìn)行統(tǒng)一，滿足了目前及將來(lái)IC卡預(yù)付費(fèi)電能表及智能電表的售電及其他業(yè)務(wù)需要。同時(shí)具有安全認(rèn)證識(shí)別功能，為提高整體系統(tǒng)的安全性提供了保證。簡(jiǎn)化和方便了供電部門進(jìn)行售電等業(yè)務(wù)中的讀寫卡器的使用、安裝和維護(hù)工作。為進(jìn)行系統(tǒng)升級(jí)完善及推行各種類型的售電渠道(如自助售電設(shè)備、銀行代售、超市代售、網(wǎng)絡(luò)自助售電、POS機(jī)售電等)提供了保證。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本發(fā)明多功能讀寫卡器的原理框圖；
[0014]圖2是本發(fā)明多功能讀寫卡器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0015]圖3是本發(fā)明多功能讀寫卡器的應(yīng)用流程的圖；
[0016]圖4是本發(fā)明多功能讀寫卡器的安全認(rèn)證流程的圖。

【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明:
[0018]圖1本發(fā)明多功能讀寫卡器的原理框圖。如圖1所示，本發(fā)明的多功能讀寫卡器主要包括:中央控制模塊、通訊模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、時(shí)鐘及系統(tǒng)控制模塊、IC卡接口模塊以及電源模塊。
[0019]中央控制模塊是多功能讀寫卡器的核心處理單元，控制其它模塊的正常工作，對(duì)經(jīng)由其它模塊傳送或接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)組織和解析工作；對(duì)來(lái)自通訊模塊的應(yīng)答請(qǐng)求和指令進(jìn)行應(yīng)答和處理操作；實(shí)現(xiàn)各種類型IC卡接口的檢測(cè)和讀寫卡操作。此外，中央控制模塊還肩負(fù)著與系統(tǒng)的安全認(rèn)證工作。
[0020]通訊模塊是多功能讀寫卡器與系統(tǒng)(售電系統(tǒng))的數(shù)據(jù)交互接口，負(fù)責(zé)多功能讀寫卡器的數(shù)據(jù)輸入和輸出工作。通訊模塊具有RS232和USB通訊接口，可以與PC機(jī)、POS機(jī)和ATM聯(lián)機(jī)通訊。
[0021]數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊用于存儲(chǔ)多功能讀寫卡器的關(guān)鍵數(shù)據(jù)以及IC卡讀取過(guò)程中的緩存數(shù)據(jù)，并存儲(chǔ)多功能讀寫卡器的唯一標(biāo)識(shí)信息和用于系統(tǒng)安全認(rèn)證的密鑰(Key)。
[0022]時(shí)鐘及系統(tǒng)控制模塊為多功能讀寫卡器的各個(gè)模塊提供系統(tǒng)工作時(shí)鐘，為不同類型的IC卡提供相應(yīng)的同步時(shí)鐘。此外，時(shí)鐘及系統(tǒng)控制電路還具有溫度補(bǔ)償功能，能夠補(bǔ)償外部溫度變化對(duì)時(shí)鐘頻率的影響。
[0023]IC卡接口模塊包括多功能讀寫卡器內(nèi)部的SAM卡接口、標(biāo)準(zhǔn)IC卡接口、電鑰匙卡接口等。不同接口類型，驅(qū)動(dòng)和控制電路也不同，IC卡接口模塊分別為不同的接口提供不同的驅(qū)動(dòng)和控制電路。并能依據(jù)插入卡的類型，自動(dòng)切換電路。
[0024]電源模塊主要為多功能讀寫卡器的各功能模塊提供工作電源。例如，將從外部輸入的DC5V至DC12V的直流電源，轉(zhuǎn)換成IC卡接口工作需要的5V電源，轉(zhuǎn)換成時(shí)鐘電路需要的3V電源等。此外，電源模塊還具有儲(chǔ)能電路，在外部輸入電源斷開時(shí)，仍能夠?yàn)闀r(shí)鐘電路提供維持時(shí)鐘正常工作的電源，確保系統(tǒng)時(shí)鐘不丟失；并且在外部輸入電源接通時(shí)，能夠?yàn)閮?chǔ)能電路充電。
[0025]下面參考圖2說(shuō)明本發(fā)明多功能讀寫卡器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。圖2是示出本發(fā)明多功能讀寫卡器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的示意圖。如圖2所示，I是通訊接口，可以與PC、POS機(jī)、ATM的通訊接口連接，通訊接口可以是RS232接口或USB接口。2是電源輸入接口，與外部的直流電源5至12伏直流電源連接。3是卡片式IC卡插槽，市面上常用的CPU卡、接觸式邏輯加密卡、存儲(chǔ)卡均可插入在該卡槽中，多功能讀寫卡器能夠自動(dòng)識(shí)別卡片類型，并依據(jù)卡片類型進(jìn)行電路切換。4是多功能讀寫卡器的指示燈，具有電源指示燈、插卡指示燈和通訊指示燈，通過(guò)指示燈的指示狀態(tài)(常亮或閃爍)，用戶可以判斷多功能讀寫卡器的工作狀態(tài)。5、6和7是電鑰匙卡通訊接口，由于市面上的電鑰匙可種類繁多，一種接口很難滿足所有電鑰匙卡，又由于各種電鑰匙卡的讀寫方式和通訊協(xié)議是統(tǒng)一的，所以本多功能讀寫卡器提供了兩個(gè)常用電鑰匙卡插口和一個(gè)擴(kuò)展電鑰匙卡接口 ；對(duì)于不能在本多功能讀寫卡器主機(jī)上直接插入的電鑰匙卡，可以通過(guò)擴(kuò)展電鑰匙接口連接一專用電鑰匙卡接口模塊，通過(guò)專用電鑰匙卡接口模塊與此類電鑰匙卡連接。8和9是兩個(gè)電鑰匙卡的實(shí)例，其中電鑰匙卡8可以直接插入在本實(shí)施例的讀寫卡器主機(jī)上，電鑰匙卡9需要借助專用電鑰匙卡接口模塊與讀寫卡器連接。
[0026]在上文中，描述了本實(shí)施例的多功能讀寫卡器的工作原理和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。下面將結(jié)合圖3和圖4描述本實(shí)施例的讀寫卡器的使用方法。圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的多功能讀寫卡器的應(yīng)用流程的圖；圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的多功能讀寫卡器的安全認(rèn)證流程的圖。
[0027]上文中提到每個(gè)多功能讀寫卡器都有自己的唯一標(biāo)識(shí)信息，在本實(shí)施例中，每個(gè)多功能讀寫卡器具有一 512bit長(zhǎng)的唯一標(biāo)識(shí)信息，其中包括多功能讀寫卡器的基本信息、生產(chǎn)日期、生產(chǎn)批號(hào)，還包括售電系統(tǒng)為多功能讀寫卡器分配的地址信息等。在使用多功能讀寫卡器之前，系統(tǒng)還為每個(gè)多功能讀寫卡器分配一個(gè)體密鑰，個(gè)體密鑰和唯一標(biāo)識(shí)信息具有對(duì)應(yīng)關(guān)系，且具有唯一'I"生。
[0028]本實(shí)施例的多功能讀寫卡器在安裝使用前，需要執(zhí)行初始化操作，在初始化過(guò)程中，售電系統(tǒng)需要在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中為多功能讀寫卡器建立檔案，記錄多功能讀寫卡器的唯一標(biāo)識(shí)碼，并根據(jù)多功能讀寫卡器的業(yè)務(wù)安裝流程，記錄多功能讀寫卡器的地址信息、個(gè)體密鑰和工作狀態(tài)。
[0029]在多功能讀寫卡器接入系統(tǒng)之后，在進(jìn)行讀寫卡操作之前，需要進(jìn)行安全認(rèn)證操作，在安全認(rèn)證過(guò)程中要完成系統(tǒng)對(duì)多功能讀寫卡器的合法性認(rèn)證和多功能讀寫卡器對(duì)系統(tǒng)的合法性認(rèn)證，具體認(rèn)證過(guò)程將在后面描述。安全認(rèn)證通過(guò)之后，多功能讀寫卡器才能進(jìn)行讀寫卡操作。在讀寫卡過(guò)程中，為了確保通訊數(shù)據(jù)的安全性，多功能讀寫卡器可與售電系統(tǒng)協(xié)商一線路傳輸密鑰，在該線路傳輸密鑰的保護(hù)下，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行密文傳輸。
[0030]當(dāng)由于某種原因，該多功能讀寫卡器不再使用時(shí)，可以執(zhí)行多功能讀寫卡器回收操作，在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的多功能讀寫卡器檔案中，將多功能讀寫卡器的狀態(tài)改為停用狀態(tài)。處于停用狀態(tài)下的多功能讀寫卡器，系統(tǒng)將不再進(jìn)行多功能讀寫卡器的任何聯(lián)機(jī)操作。當(dāng)多功能讀寫卡器需要再次使用時(shí)，需要重新進(jìn)行初始化過(guò)程。
[0031]下面結(jié)合圖4說(shuō)明本實(shí)施例的多功能讀寫卡器和系統(tǒng)的安全認(rèn)證流程。
[0032]如圖4所示，在安全認(rèn)證過(guò)程中，售電系統(tǒng)首先驗(yàn)證讀寫卡器的合法性。在此過(guò)程中，售電系統(tǒng)首先獲取多功能讀寫卡器的唯一標(biāo)識(shí)信息和地址信息，依此在數(shù)據(jù)庫(kù)檔案中查找讀寫卡器的工作狀態(tài)，當(dāng)狀態(tài)為使用狀態(tài)時(shí)，繼續(xù)執(zhí)行安全認(rèn)證操作。然后，系統(tǒng)隨機(jī)產(chǎn)生一隨機(jī)數(shù)R1，發(fā)送給多功能讀寫卡器，多功能讀寫卡器用自身的個(gè)體密鑰對(duì)隨機(jī)數(shù)Rl進(jìn)行加密，然后將加密結(jié)果R1’返回售電系統(tǒng)。售電系統(tǒng)從數(shù)據(jù)庫(kù)中提取多功能讀寫卡器的個(gè)體密鑰，驗(yàn)證R1’的正確性，如果正確，完成了系統(tǒng)對(duì)多功能讀寫卡器的合法性驗(yàn)證。如驗(yàn)證失敗，系統(tǒng)跳出安全認(rèn)證過(guò)程，向多功能讀寫卡器返回驗(yàn)證失敗信息。
[0033]然后，在多功能讀寫卡器合法性驗(yàn)證通過(guò)之后，執(zhí)行多功能讀寫卡器對(duì)售電系統(tǒng)的安全認(rèn)證。在此過(guò)程中，多功能讀寫卡器隨機(jī)產(chǎn)生一隨機(jī)數(shù)R2，發(fā)送給售電系統(tǒng)，售電系統(tǒng)用多功能讀寫卡器的個(gè)體密鑰對(duì)隨機(jī)數(shù)R2進(jìn)行加密，并將加密結(jié)果R2’返回多功能讀寫卡器。多功能讀寫卡器驗(yàn)證R2’的正確性，正確則驗(yàn)證通過(guò)，完成了多功能讀寫卡器對(duì)售電系統(tǒng)的安全認(rèn)證。否則，多功能讀寫卡器向售電系統(tǒng)反饋驗(yàn)證失敗信息。
[0034]在雙方安全認(rèn)證通過(guò)之后，執(zhí)行后續(xù)的其它操作。為了確保交互數(shù)據(jù)的安全性，售電系統(tǒng)和多功能讀寫卡器可利用個(gè)體密鑰和當(dāng)前時(shí)間協(xié)商一線路保護(hù)密鑰，對(duì)交互數(shù)據(jù)進(jìn)行加密,確保數(shù)據(jù)的安全性。
[0035]雖然，在本實(shí)施例的安全認(rèn)證過(guò)程中，我們采用對(duì)稱密鑰進(jìn)行安全保護(hù)，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明并不限于此，可以采用非對(duì)稱算法，通過(guò)數(shù)據(jù)簽名和鑒簽機(jī)制，完成安全認(rèn)證過(guò)程。
[0036]在上文中，已經(jīng)描述了本發(fā)明的實(shí)施例，但是本發(fā)明并不限于此，在沒(méi)有偏離本發(fā)明的范圍和精神的情況下，可以進(jìn)行各種修改。
[0037]在本發(fā)明中，多功能讀寫卡器主要應(yīng)用于用電領(lǐng)域的智能卡售電系統(tǒng)，但是，很顯然，本發(fā)明的多功能讀寫卡器還可應(yīng)用于有讀寫多種IC卡需求的其它領(lǐng)域。
【權(quán)利要求】
1.一種多功能讀寫卡器，其特征在于，包括: 中央控制模塊，其是多功能讀寫卡器的核心處理單元，控制其它模塊的正常工作，對(duì)經(jīng)由其它模塊傳送或接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)組織和解析工作；對(duì)來(lái)自通訊模塊的應(yīng)答請(qǐng)求和指令進(jìn)行應(yīng)答和處理操作；實(shí)現(xiàn)各種類型IC卡接口的檢測(cè)和讀寫卡操作，而且中央控制模塊還肩負(fù)著與系統(tǒng)的安全認(rèn)證工作； 通訊模塊，其是多功能讀寫卡器與系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互接口，負(fù)責(zé)多功能讀寫卡器的數(shù)據(jù)輸入和輸出工作； 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，其用于存儲(chǔ)多功能讀寫卡器的關(guān)鍵數(shù)據(jù)以及IC卡讀取過(guò)程中的緩存數(shù)據(jù)，并存儲(chǔ)多功能讀寫卡器的唯一標(biāo)識(shí)信息和用于系統(tǒng)安全認(rèn)證的密鑰； 時(shí)鐘及系統(tǒng)控制模塊，其為多功能讀寫卡器的各個(gè)模塊提供系統(tǒng)工作時(shí)鐘，為不同類型的IC卡提供相應(yīng)的同步時(shí)鐘，而且時(shí)鐘及系統(tǒng)控制電路還具有溫度補(bǔ)償功能，能夠補(bǔ)償外部溫度變化對(duì)時(shí)鐘頻率的影響； IC卡接口模塊，其包括多功能讀寫卡器內(nèi)部的SAM卡接口、標(biāo)準(zhǔn)IC卡接口、電鑰匙卡接口，IC卡接口模塊分別為不同的接口提供不同的驅(qū)動(dòng)和控制電路，并能依據(jù)插入卡的類型，自動(dòng)切換電路；以及 電源模塊，其為多功能讀寫卡器的各功能模塊提供工作電源，而且電源模塊還具有儲(chǔ)能電路，在外部輸入電源斷開時(shí)，仍能夠?yàn)闀r(shí)鐘電路提供維持時(shí)鐘正常工作的電源，確保系統(tǒng)時(shí)鐘不丟失；并且在外部輸入電源接通時(shí)，能夠?yàn)閮?chǔ)能電路充電。
【文檔編號(hào)】G06K17/00GK104463257SQ201310419206
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2013年9月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月15日
【發(fā)明者】王子興, 賈培剛, 孫繼科, 劉濱, 馬濤, 鐘珊, 王延, 方艷軍 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)天津市電力公司