開題報告-基于ARM9的電子支付終端

1、基于ARM9的電子支付終端的設計開題報告一、課題的目的和意義電子支付，是指從事電子商務交易的當事人，包括消費者、廠商和金融機構(gòu)，通過信息網(wǎng)絡，使用安全的信息傳輸手段，采用數(shù)字化方式進行的貨幣支付或資金流轉(zhuǎn)。電子支付是采用先進的技術(shù)通過數(shù)字流轉(zhuǎn)來完成信息傳輸?shù)?，其各種支付方式都是采用數(shù)字化的方式進行款項支付的；而傳統(tǒng)的支付方式則是通過現(xiàn)金的流轉(zhuǎn)、票據(jù)的轉(zhuǎn)讓及銀行的匯兌等物理實體是流轉(zhuǎn)來完成款項支付的。電子支付的工作環(huán)境是基于一個開放的系統(tǒng)平臺（即因特網(wǎng)）之中；而傳統(tǒng)支付則是在較為封閉的系統(tǒng)中運作。電子支付使用的是最先進的通信手段，如因特網(wǎng)、Extranet；而傳統(tǒng)支付使用的則是傳統(tǒng)的通信媒介。電

2、子支付對軟、硬件設施的要求很高，一般要求有聯(lián)網(wǎng)的微機、相關(guān)的軟件及其它一些配套設施；而傳統(tǒng)支付則沒有這么高的要求。電子支付具有方便、快捷、高效、經(jīng)濟的優(yōu)勢。用戶只要擁有一臺上網(wǎng)的PC機，便可足不出戶，在很短的時間內(nèi)完成整個支付過程。支付費用僅相當于傳統(tǒng)支付的幾十分之一，甚至幾百分之一。電子支付在中國的發(fā)展始于網(wǎng)上銀行業(yè)務，隨后各大銀行的網(wǎng)上繳費、移動銀行業(yè)務和網(wǎng)上交易等逐漸發(fā)展起來。電子支付市場每年都以高于30%的速度在成長，作為電子商務核心的支付環(huán)節(jié)正在加速電子化，網(wǎng)上支付、移動支付、電話支付等多種支付形式的出現(xiàn)使得電子商務企業(yè)的步伐更加輕快起來。二、文獻綜述2005年被稱為中國的電子支付元

3、年，這一年中國電子支付市場高速增長，并且很多電子支付法規(guī)也得到了完善，中國的電子支付實現(xiàn)了飛躍式增長。支付的電子化與創(chuàng)新經(jīng)歷了后端到前端的發(fā)展過程。銀行后端IT系統(tǒng)與電信網(wǎng)絡的應用使貨幣債權(quán)能夠被電子化地記錄與保存，實現(xiàn)行間支付清算與結(jié)算的電子化處理，這個階段的變革幾乎不被公眾所注意。銀行前端支付工具與渠道的創(chuàng)新則為消費者帶來真實的便利，ATM/POS、支付卡、互聯(lián)網(wǎng)、手機、機頂盒逐步成熟與流行，極大地改變了銀行與客戶、消費者與商家之間的交互方式，節(jié)省成本、提高效率是創(chuàng)新的主要動力。本設計就是應市場的需求，權(quán)衡了產(chǎn)品的造價和以及持卡人的各方面需要，設計出了此款POS, 結(jié)合有線POS的特點，移

4、動POS具有以下不可比擬的優(yōu)點:無地點限制：無線機無需像傳統(tǒng)機那樣受到放置地點的限制，擺脫了傳統(tǒng)機受電源和電話線的制約。安全性高：由于移動機刷卡屬于金融交易，所以對安全性要求極嚴。除了銀聯(lián)在系統(tǒng)設計上采取多種加密措施外，移動公司還在網(wǎng)絡上設置了多重保護，確保信息安全等。網(wǎng)絡不擁塞：由于廢棄了傳統(tǒng)電路交換的方式，利用無線通信網(wǎng)絡，提高傳輸效率，不會出現(xiàn)由于處于刷卡高峰期搶占有限的電話線路的問題。此項目開發(fā)將以高性能低成本、更多交易筆數(shù)、更低的系統(tǒng)功耗和高穩(wěn)定性作為目標，充分利用我們在以前的項目開發(fā)經(jīng)驗和課題攻關(guān)的成果，用較短的開發(fā)周期和較低的開發(fā)成本，開發(fā)出具有在移動POS領域具備更強競爭優(yōu)勢的

5、移動POS產(chǎn)品。經(jīng)過市場的反饋和性能對比，應用、研發(fā)對市場的分析，設計將以ARM9為中央處理器，利用它充分的資源，做一個單CPU系統(tǒng)。主要功能模塊有智能卡模塊、磁卡模塊、熱敏打印機模塊、可選的無線模塊，另外，為了充分適應市場，將提供CDMA、GPRS兩種無線接入方式。三、研究內(nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問題采用SAMSUNG的S3C2410作為主控芯片，設計分為以下幾個模塊：主控模塊（CPU）、存儲器模塊（MEM）、顯示模塊(LCD)、鍵盤掃描模塊（KEY）、打印機模塊（PRN）、磁卡閱讀器模塊（MCR）、智能卡模塊(SMC)、實時時鐘（RTC）、無線模塊(CDMA 、GPRS)和電源管理模塊（PWR）

6、，指標如表1： 表1CPU32bits, up to 200MHz, RISC, ARM9 CoreMEMORYSDRAM8MBFLASH4MB （up to 8MB）SRAM128KB（security）SC ReaderUser Card1 full size slot, EMV 2000 complyPSAM2 slotsMC ReaderTrack1/2 or 2/3 or 1/2/3 KEYPAD2keys（white back light） LCD128x64，IC(ST7565S).Wireless GPRSGPRS StyleReplaced PCB ModuleCDMACDM

7、A StyleReplaced PCB ModulePrinterThermal，paper width 58cm，8 dots/mm，life 50KM6V supply，Max speed：12.5mm/sPower1800Mah,7.4V, Li-Battery Charter9.5V4APaper diameter38mm PortCharger port(2PIN)，Phone port，Serial portON/OFFSoft key technique1、本設計對于電源控制要求很高，在系統(tǒng)電源VDD低于門限電壓時，CPU進行誤操作；在系統(tǒng)上電期間，當系統(tǒng)電源VDD高于門限電壓后

8、，也會引起CPU的誤操作，不僅是CPU,對于FLASH、SDRAM、LCD等外圍器件也會有很大影響。針對此問題，設計一個復位電路，復位電路（圖2）用的是專用的電源監(jiān)控復位芯片U1（TCM809）。該芯片的作用是：在系統(tǒng)電源VDD低于門限電壓時，芯片在65us內(nèi)迅速把復位信號拉低，以免CPU進行誤操作；在系統(tǒng)上電期間，當系統(tǒng)電源VDD高于門限電壓后，芯片會把復位信號維持低電平140 560ms，保證系統(tǒng)可靠上電后才完成復位。這里所用的TCM809的復位門限電平為2.93V。為保證系統(tǒng)復位的抗靜電干擾能力，在芯片3個引腳的每2個引腳間都加上了壓敏電阻RV4、RV6、RV3。此外，還從TCM809的

9、復位輸出線上，同時也對FLASH，SDRAM，LCD等外圍器件做了復位，也引出了/VSRAM_RET，作為SRAM供電電路切換信號。 圖2 復位電路2、本設計所使用的打印機是低功耗熱敏打印機，采用的是APS公司的熱敏微型打印機芯ELM208，它由加熱板對熱敏紙進行加熱，由步進電機驅(qū)動進紙，打印機在連續(xù)工作時候，打印頭會升溫，對打印頭溫度要有控制，在做交易時，打印會發(fā)生缺紙現(xiàn)象，導致交易中斷，要對操作員做出提示，及時上紙。真對此現(xiàn)象，打印頭溫度保護與缺紙檢測電路（圖3）用來保護打印頭不過熱和提示用戶打印紙已經(jīng)用完，打印機內(nèi)部加熱板附件有一個熱敏電阻，當溫度變化時，阻值也跟著變化，阻值變化可以轉(zhuǎn)換

10、成電壓變化。通過比較器（U14），設置一個電壓范圍（由VDD,R721,R70,R78和C120組成），當打印機在溫度設定的溫度范圍內(nèi)，TH_ALARM輸出低電平，當打印機頭溫度超過設定范圍時，TH_ALARM輸出高電平，通知CPU，并且PRN_PWR高電平，切斷打印機電源。對于缺紙檢測，打印頭對著壓紙軸處有一個紅外發(fā)射接收對管，返回的光線不同，表現(xiàn)在PHE處的電壓也不同。根據(jù)設定電壓（由VCC，R77,R63和C121組成）當電壓落在設定范圍內(nèi)和超出設定范圍時，U14的pin1輸出不同狀態(tài)表示是否缺紙，該狀態(tài)通過U28進行電平轉(zhuǎn)換，輸出為CPU可接受的3.3V電平。 圖3 打印頭溫度保護與缺

11、紙檢測電路四、研究方案與進度計劃安排（一）設計方案方案一 采用ARM9內(nèi)核作為主控芯片1.功能架構(gòu)設計采用SAMSUNG的S3C2410A作為主控芯片，設計分為以下幾個模塊：主控模塊（CPU）、存儲器模塊（MEM）、顯示模塊(LCD)、鍵盤掃描模塊（KEY）、打印機模塊（PRN）、磁卡閱讀器模塊（MCR）、智能卡模塊(SCR)、接口模塊(COM+USB)、調(diào)制解調(diào)模塊（MODEM）、電源管理模塊（PWR），可選模塊為：以太網(wǎng)模塊IP-80和WiFi模塊。功能邏輯架構(gòu)如圖4-1：S3C2410AIC Card 2Mx16bit FLASH2SAM Card4Mx16bit SDRAMRS232L

12、CD 8bitCDMARTCGPRSBattyPRINTERBuzzerMS Card Reader圖 4-1功能邏輯架構(gòu)2.板級架構(gòu)本設計整機板級硬件結(jié)構(gòu)由以下五個部分組成：主控板、接口板、按鍵板、磁頭板和無線模塊板等。結(jié)構(gòu)框架如圖4-2：主板 按鍵板接口板磁頭板通訊模塊板圖 4-2結(jié)構(gòu)框架方案二 采用ARM7內(nèi)核作為主控芯片ARM7內(nèi)核是0.9MIPS/MHz的三級流水線和馮諾伊曼結(jié)構(gòu);ARM9內(nèi)核是5級流水線,提供1.1MIPS/MHz的哈佛結(jié)構(gòu)。ARM7沒有MMU,ARM9主要包括ARM9TDMI和ARM9E-S等系列ARM9是有MMU的。ARM9的時鐘頻率比ARM7更高,采用哈佛結(jié)構(gòu)

13、區(qū)分了數(shù)據(jù)總線和指令總線, ARM7處理器采用3級流水線，而ARM9采用5級流水線， 5級流水線能夠?qū)⒚恳粋€指令處理分配到5個時鐘周期內(nèi)，在每一個時鐘周期內(nèi)同時有5個指令在執(zhí)行。在同樣的加工工藝下，ARM9處理器的時鐘頻率是ARM7的1822倍。指令周期的改進,指令周期數(shù)的改進最明顯的是loads指令和stores指令。從ARM7到ARM9這兩條指令的執(zhí)行時間減少了30。(1)ARM9有獨立的指令和數(shù)據(jù)存儲器接口，允許處理器同時進行取指和讀寫數(shù)據(jù)。這叫作改進型哈佛結(jié)構(gòu)。而ARM7只有數(shù)據(jù)存儲器接口，它同時用來取指令和數(shù)據(jù)訪問。(2)5級流水線引入了獨立的存儲器和寫回流水線，分別用來訪問存儲器和

14、將結(jié)果寫回寄存器。以上兩點實現(xiàn)了一個周期完成loads指令和stores指令?；ユi(interlocks)技術(shù)當指令需要的數(shù)據(jù)因為以前的指令沒有執(zhí)行完而沒有準備好就會產(chǎn)生管道互鎖。當管道互鎖發(fā)生時，硬件會停止這個指令的執(zhí)行，直到數(shù)據(jù)準備好為止。雖然這種技術(shù)會增加代碼執(zhí)行時間，但是為初期的設計者提供了巨大的方便。編譯器以及匯編程序員可以通過重新設計代碼的順序或者其他方法來減少管道互鎖的數(shù)量。分枝指令ARM9和ARM7的分枝指令周期是相同的。而且ARM9TDMI和ARM9E-S并沒有對分枝指令進行預測處理。ARM9處理器的主要結(jié)構(gòu)及其特點。(1)32bit定點RISC處理器，改進型ARMThumb

15、代碼交織，增強性乘法器設計。支持實時(real-time)調(diào)試；(2)片內(nèi)指令和數(shù)據(jù)SRAM，而且指令和數(shù)據(jù)的存儲器容量可調(diào)；(3)片內(nèi)指令和數(shù)據(jù)高速緩沖器(cache)容量從4K字節(jié)到1M字節(jié)；(4)設置保護單元(protcction unit)，非常適合嵌入式應用中對存儲器進行分段和保護；(5)采用AMBA AHB總線接口，為外設提供統(tǒng)一的地址和數(shù)據(jù)總線；(6)支持外部協(xié)處理器，指令和數(shù)據(jù)總線有簡單的握手信令支持；(7)支持標準基本邏輯單元掃描測試方法學，而且支持BIST(built-in-self-test)；(8)支持嵌入式跟蹤宏單元，支持實時跟蹤指令和數(shù)據(jù) 把兩個主控芯片作比較可以看

16、出，ARM9更適合本設計。（二） 進度計劃 （1）結(jié)合校外或校內(nèi)生產(chǎn)實習，確定畢業(yè)設計題目，收集畢業(yè)設計資料，論證畢業(yè)設計題目的可行性，研究設計方案和思路（3.30至4.12）（2）優(yōu)化確定設計方案，突破關(guān)鍵技術(shù)并擬定切實的解決措施，撰寫畢業(yè)設計開題報告，查找并確定外文翻譯資料（4.13至4.26）（3）指導教師審閱開題報告，提出修改意見，學生整改并完成畢業(yè)設計開題報告；設計正弦波發(fā)生系統(tǒng)組成原理框圖，進行控制電路原理設計，繪制關(guān)鍵部位電路原理圖（4.27至5.10）（4）完善電路組成，設計總體電路；完成重點部位電路實驗，記錄關(guān)鍵數(shù)據(jù)；進行電路元器件選擇、參數(shù)計算和數(shù)據(jù)測試，給出需用原件清單（

17、5.11至5.24）（5）總體電路的實驗與調(diào)試，校驗關(guān)鍵指標是否達標；使用單片機設計時要設計編程流程圖，進行軟件設計、程序調(diào)試及仿真（5.25至6.7）（6）整理資料，撰寫畢業(yè)設計論文或說明書，細化畢業(yè)設計內(nèi)容，指導教師審閱畢業(yè)論文，修改后準備畢業(yè)答辯（6.8至6.21）（7）畢業(yè)設計答辯及成績評定（6.22至6.26）五、預期結(jié)果和創(chuàng)新成果方案設計最終可以實現(xiàn)，用戶在通過支付終端進行刷卡，磁卡模塊確認持卡人信息，實現(xiàn)交易，電子支付終端與廣告易貨交易平臺的結(jié)算系統(tǒng)相聯(lián)，其主要任務是對商品與媒體交易提供數(shù)據(jù)服務和管理功能，并進行非現(xiàn)金結(jié)算通過POS系統(tǒng)結(jié)算時應通過下列步驟： （1）地方易貨代理或

18、特約客戶的易貨出納系統(tǒng)，將買方會員的購買或消費金額輸入到POS終端； （2）讀卡器（POS機）讀取廣告易貨卡上磁條的認證數(shù)據(jù)、買方會員號碼（密碼）； （3）結(jié)算系統(tǒng)將所輸入的數(shù)據(jù)送往中心的監(jiān)管賬戶； （4）廣告易貨出納系統(tǒng)對處理的結(jié)算數(shù)據(jù)確認后，由買方會員簽字。買賣會員及易貨代理或特約商戶各留一份收據(jù)存根，易貨代理或特約商戶將其收據(jù)存根郵寄到易貨公司； （5）易貨公司確認買方已收到商品或媒體服務后，結(jié)算中心劃撥易換額度，完成結(jié)算過程。六、成文時間和提交成果形式2008年6月21日完成論文“基于ARM9的電子支付終端的設計” 。提交成果：開題報告、設計論文、系統(tǒng)電路原理圖、有關(guān)設計的英文翻譯、畢業(yè)設計手冊。七、參考文獻目錄 1 徐英慧，馬忠梅，王磊，王琳. ARM9嵌入式系統(tǒng)設計-基于S3C2410與Linux 北京航空航天大學出版社. 2007年9月.2 謝自美. 電子線路設計試驗測試. 武昌: 華中科技大學出版社.2006年08月.3 沈樹華等. “DDS一種新型的頻率合成技術(shù)(二)”J .通信與廣播電視報.No.4.2000年.4 賈