基于Android的POS機刷卡器閱讀芯片驅(qū)動研究
摘要:由于現(xiàn)行的POS機的系統(tǒng)界面簡陋,軟件資源匱乏,不利于POS機的功能擴展。刷卡器閱讀芯片是POS機主要功能的承擔者,對其Andr oid驅(qū)動程序的研究,有助于POS機在Android平臺上的發(fā)展。MagTek刷卡器閱讀芯片21006450應用廣泛,對于它的研究將有助于刷卡器閱讀芯片驅(qū)動程序在實際中的應用。這里所研究的Android系統(tǒng)架構(gòu)、芯片工作原理及接口調(diào)用是刷卡器閱讀芯片驅(qū)動程序設計的理論基礎,對驅(qū)動程序的實現(xiàn)做指導。
關鍵字:Android;POS機;刷卡器讀芯片;驅(qū)動程序
0 引言
Google公司在2007年11月5日推出了開源的Androld操作系統(tǒng),它是基于Linux內(nèi)核的開源手機操作系統(tǒng)。目前,Android應用商店Android market已經(jīng)擁有超過70萬個應用程序,有超過10萬名軟件開發(fā)人員為Android開發(fā)應用程序,Android系統(tǒng)已經(jīng)廣泛運用于便攜式移動設備。
移動POS機又稱無線POS,是一種RF-SIM卡終端閱讀器,通過CDMA,GPRS,TCP/IP等與數(shù)據(jù)服務器相連進行工作。移動POS機具有移動性強,平均交易時間段,易于攜帶等特性在各大行業(yè)都已經(jīng)廣泛使用。將Android系統(tǒng)移植到POS機上,將為POS機提供更加豐富的應用和功能擴展。
刷卡器作為POS機主要功能承擔者,其驅(qū)動程序的研究和優(yōu)化也直接影響到Android系統(tǒng)在POS機領域的發(fā)展。
1 Android系統(tǒng)架構(gòu)
Android是以Linux為內(nèi)核的開放式的手機操作系統(tǒng),采用了整合的策略思想,包括底層Linux操作系統(tǒng)、中間層的中間件和上層的Java應用程序。Android系統(tǒng)是由應用程序?qū)?、應用程序框架層、系統(tǒng)運行庫層、Linux內(nèi)核層組成的,系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。
在應用程序?qū)又邪薃ndroid系統(tǒng)的基礎應用程序,所有的應用程序都是用Java編寫的。
應用框架層是開發(fā)人員從事Android應用程序開發(fā)的基礎,該層簡化了組件重用,可以直接使用系統(tǒng)提供的組件快速的進行應用程序開發(fā),主要包括Activity Manager,Content Provider,View System等。
在系統(tǒng)運行庫層中包括了兩個部分:程序庫和運行時庫,主要由Dalvik Java虛擬機和基礎的Jaya類庫組成,為應用程序提供服務和Java編程語言核心庫。Android的核心系統(tǒng)服務依賴于Linux 2.6內(nèi)核,如安全性、內(nèi)存管理、進程管理、網(wǎng)絡協(xié)議和驅(qū)動模型。Linux內(nèi)核也同時作為硬件和軟件堆棧之間的硬件抽象層。
2 刷卡器工作原理
MagTek公司的磁卡閱讀器芯片21006450是一款高性能、低功耗的三軌磁條解碼芯片。在對磁卡閱讀芯片復位時,如果STRBOE沒有置高,就需要將其置高,并將DATA拉低,然后再將STROBE置低。在復位之后仍需要將DATA強制置低,在釋放DATA之前需要將STROBE置高,然后再置低。在完成上述過程后,仍需要再完成一次STROBE的置高、置底,這樣才能完成復位序列。
當讀卡器芯片處在準備讀卡狀態(tài)時,一旦檢測到三個磁通翻轉(zhuǎn),ASIC就會通過將DATA拉低來表明此時處于卡在線狀態(tài)。然后就開始將磁條卡上的數(shù)據(jù)讀取并存儲到緩存中。對應于這種卡在線狀態(tài),控制器應當將STROBE置高。對應于STROBE的上升沿,ASIC會將DATA置高,并清除卡在線信號??刂破鲿TROBE置低,然后等待DATA的下降沿,以此來表明處在緩存器就緒狀態(tài)。從內(nèi)存中讀取或提取數(shù)據(jù),需要用脈沖信號將STROBE輸入置高再置低來驅(qū)使數(shù)據(jù)指針將數(shù)據(jù)指向DATA的管腳。在數(shù)據(jù)讀取期間,當STROBE的輸入為低時,DATA上的一個低電平代表1,而高電平代表0。需要說明的是,DATA進入緩存器就緒狀態(tài)后,在復位之前,ASIC不會對再一次刷卡做出反應。在片上緩存(內(nèi)存)中,為磁條卡的三個磁道中的每一個分配了704 b的空間,總共有2 112 b。對每條磁道而言,只有在卡上檢測到1的時候才開始存儲數(shù)據(jù),在這個1之前的所有的0都不會存儲進緩存。當檢測到第一個1之后,每個磁道存儲704 b的數(shù)據(jù),而一旦數(shù)據(jù)超過這個長度,將會丟失超出的數(shù)據(jù)。但這并不意味著芯片的存儲空間太小,確切來說,這么大的空間已經(jīng)能夠充分的滿足符號ISO編碼標準的磁條卡的需求。
在提取數(shù)據(jù)時,STROBE是根據(jù)磁道A,磁道B,然后磁道C的順序進行接收的。當數(shù)據(jù)指針到達3個磁道共2112位的最后位置時,它將從反方向再次循環(huán)數(shù)據(jù)。需要說明的是,數(shù)據(jù)的移出的首選順序是磁道A、磁道B然后磁道C。ASIC并不決定刷卡的方向,只是簡單的將接收的數(shù)據(jù)表示出來。然后,反方向刷卡數(shù)據(jù)的移出時是以磁道C、磁道B、磁道A的順序進行的,這就像將一盤磁帶或錄音帶翻帶。
在復位時,會清除ASIC上的所有數(shù)據(jù),將所有的數(shù)據(jù)位都置為0(高電平)。
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