M68HC912D60在稅務監(jiān)控系統(tǒng)設計中的應用

　　1 引言

　　稅控系統(tǒng)即“POS電子稅收控制系統(tǒng)”, 是由POS機、金稅卡/IC卡、讀卡器、計算機及打印機等設備構成的電子信息網絡。POS稅款機的推廣是執(zhí)行“金稅工程”的一個重點項目，推廣應用POS稅款機能夠讓稅務部門節(jié)約大量的人力財力，杜絕商家經營中的偷稅漏稅情形。由于目前市面上使用的POS機五花八門，全部更換是一個很大的經濟負擔，因此，一個可行的方法是對現(xiàn)有的普通收款機進行改造，安上稅控裝置。以MCU為核心的嵌入式稅控系統(tǒng)以其高效、可靠、低價的優(yōu)點，成為最佳的稅控系統(tǒng)解決方案之一。

　　2 稅務監(jiān)控系統(tǒng)介紹

　　稅務監(jiān)控系統(tǒng)通過截獲POS機的打印數(shù)據(jù)，從中提取出交易的日期、時間、金額等稅控信息，并在打印數(shù)據(jù)中插入加密的防偽信息，再送到打印機打印出票據(jù)。同時，系統(tǒng)能夠響應稅務管理中心的命令，向中心提供營業(yè)額等稅務信息。其拓撲結構如圖1所示。

　　稅控POS機是在普通POS機的基礎上增加了具有數(shù)據(jù)保護功能的“黑匣子”。它的主要作用是自動記錄用戶的經營結果，掌握用戶的真實營業(yè)數(shù)據(jù)，才能有效堵塞稅收漏洞，從而保證征稅工作的合理性與合法性。

　　3 M68HC912D60芯片介紹

　　3.1 基本結構

　　M68HC912D60 單片機是Motorola公司的16位單片機，由控制單元和執(zhí)行單元兩個主要部分組成?？刂茊卧瑫r序發(fā)生器、控制存儲器和隨機控制邏輯，為執(zhí)行單元生成所有的控制；執(zhí)行單元(EU)包含所有的寄存器、ALU和總線接口。

　　3.2 功能特點

　　M68HC912D60系列采用模塊化設計，各種不同型號單片機可由不同的模塊組成。M68HC912D60是其中的代表產品，它速度快、功能強、內部資源豐富。M68HC912D60具有如下特點：

• 　　16 bit CPU12 與M68HC11 指令組兼容
• 　　60K片內EEPROM
• 　　60K片內ROM
• 　　2kB片內RAM
• 　　8MHz內部總線頻率
• 　　20bit ALU
• 　　2個增強型串行口通訊口SCI
• 　　1個串行外圍接口SPI
• 　　4通道可編程的 PWM
• 　　2× 8channels, 10bit A/D 轉換器
• 　　112Pin TQFP /80pin QFP 封裝

　　3.3 M68HC912D60的結構與存儲器組織

　　M68HC08系列可以尋址64Kbytes的存儲空間。M68HC912D60的存儲器組織包括：

• 　　60K 片內FLASH EEPROM
• 　　60K片內ROM
• 　　1K 片內EEPROM
• 　　2kB片內RAM

　　4 基于Motorola M68HC912D60單片機的稅務控制系統(tǒng)設計

　　Motorola M68HC912系列單片機具有速度快、功能強、功耗低、價格低等特點，采用先進的亞微米工藝，具有較高的性價比。以下討論一個基于M68HC912D60嵌入式稅務監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)。

　　4.1 系統(tǒng)描述

　　稅務監(jiān)控系統(tǒng)是通過在普通POS機中加裝一個稅控黑匣子，從而準確地獲取經營者的營業(yè)額，并能將數(shù)據(jù)傳送至稅務管理中心，提供稅收依據(jù)。

　　4.2 硬件系統(tǒng)設計

　　稅務監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設計主要包括MCU、外圍接口單元、控制單元、外擴數(shù)據(jù)存儲器SRAM、嵌入式MODEM單元、8250串行接口、8255并行接口及時鐘電路幾大模塊。系統(tǒng)結構框圖如圖2所示。外圍接口單元由RS-232接口、RS-485接口、指示電路接口和電話線接口構成；控制單元由復位電路、掉電保護電路和看門狗電路構成。

　　MCU模塊完成整個系統(tǒng)的控制和相應處理；外圍接口單元模塊主要完成本系統(tǒng)與PC機、遠程管理中心之間以及下層的各個PoS分機之間的通信接口；外擴存儲器RAM完成對各個PoS分機上傳輸數(shù)據(jù)的暫時保存，等接收到規(guī)定數(shù)量的數(shù)據(jù)后，統(tǒng)一由MODEM傳到稅控管理中心。

　　控制單元模塊主要完成用戶對整個系統(tǒng)的控制，即對數(shù)據(jù)提供可靠的掉電保護，防止掉電后丟失數(shù)據(jù)，對系統(tǒng)提供徹底、統(tǒng)一的復位，以防系統(tǒng)死機，實現(xiàn)對程序的監(jiān)視功能，解決了程序“跑飛”失控及死循環(huán)問題；8250串行接口模塊完成 MCU與嵌入式MODEM芯片的接口。

　　嵌入式MODEM單元模塊完成數(shù)據(jù)的調制解調，并通過電話線接口與遠程的標準MODEM進行通信；8255接口模塊完成數(shù)據(jù)線的擴充，提供足夠的數(shù)據(jù)線來驅動系統(tǒng)的指示電路；時鐘電路模塊主要是為系統(tǒng)提供一個準確、穩(wěn)定和可靠的時鐘，以便定時和為監(jiān)視器(Watchdog)電路提供方波輸入等。其中，8255接口模塊、8250接口模塊及外擴存儲器RAM之間，是通過M68HC912D60的C口的高三位經過譯碼后的片選信號控制各模塊的片選來進行切換的。

　　4.3 系統(tǒng)軟件設計

　　軟件部分包括PoS稅控盒部分和稅務部門的主機上運行的服務器部分。前者是以MCU為核心的嵌入式系統(tǒng)，全部以匯編語言編寫；后者運行于 Windows平臺，采用VB語言。圖3給出了主程序的工作流程。

　　系統(tǒng)中的通信協(xié)議包括稅控分機與POSMaster 之間的通信協(xié)議、PoSMaster與稅務部門主機間的通信協(xié)議、稅控分機與PC機直接通信的協(xié)議(用于PoSMaster的通信線路故障時)。本系統(tǒng)參考電信部門IC卡公用付費電話系統(tǒng)的通信協(xié)議和相關的國家標準，制定了自己的通信協(xié)議?？紤]到設計的方便性，在上述的三種通信中采用基本相同的鏈路層和應用層協(xié)議。下面是對所用協(xié)議的簡單描述。

　　4.3.1 幀結構

　　鏈路層有兩種幀結構：命令幀和數(shù)據(jù)幀。

　　(a)命令幀

　　用于傳輸建鏈請求、應答、請求數(shù)據(jù)等命令以進行鏈路控制，命令幀結構如下：

　　命令幀符號定義：

　　SOH 標題開始

　　TYPE 指示幀的類型

　　Length 指示幀長度

　　Command 傳輸?shù)拿睿纾?

　　命令字符：

• 　　AUDIT 請求數(shù)據(jù)
• 　　ACK 肯定應答
• 　　NAK 否定應答
• 　　EOT 傳輸結束

　　(b)數(shù)據(jù)幀

　　用于傳輸實際的數(shù)據(jù)即稅控信息數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)幀結構如下：

　　數(shù)據(jù)幀符號定義： SOH 標題開始

　　TYPE 指示幀的類型

　　Length 指示幀長度

　　DATA 傳輸?shù)恼?數(shù)據(jù))

　　ETB 指示一幀數(shù)據(jù)結束

　　ETX 指示所有數(shù)據(jù)結束

　　BCC 校驗碼

　　4.3.2 通信的流程

　　在物理層建立連接后，先發(fā)送一長串同步碼，然后再發(fā)送第一幀數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)上傳的一方發(fā)送肯定應答后開始數(shù)據(jù)傳輸過程。數(shù)據(jù)收集方每接收到一幀數(shù)據(jù)，根據(jù)校驗的結果發(fā)肯定或否定應答。

　　4.3.3 差錯控制

　　本協(xié)議采用BCC規(guī)則的偶校驗。接收端收到一幀數(shù)據(jù)后，若BCC校驗有錯，則發(fā)送NAK要求對方重發(fā)上一幀數(shù)據(jù)。對同一幀信息文電如果重發(fā)次數(shù)超出閾值，則本次通信失敗，雙方退出通信過程。

　　4.3.4 超時控制

　　通信雙方在收到對方的命令或數(shù)據(jù)后必須在6s以內回應；若某一方在6s內沒有收到對方的回應則重發(fā)上一次的命令或數(shù)據(jù)。允許的最大重發(fā)次數(shù)為3次。