基于智能接口的二代證核驗(yàn)設(shè)備的開發(fā)與應(yīng)用

基于智能接口的二代證核驗(yàn)設(shè)備的開發(fā)與應(yīng)用

一、開展二維x-ct通訊中國目前使用的第二代居民身份證（以下簡稱“二代證”）不僅采用了表面防御技術(shù)，還采用了國際先進(jìn)的非接觸式ic卡技術(shù)，將人員信息寫入設(shè)備中。這一數(shù)字化防偽技術(shù)的應(yīng)用,不僅給國家網(wǎng)絡(luò)化管理帶來便利,還有效防范了偽造等違法事件的發(fā)生。新技術(shù)的使用使得以往應(yīng)用在一代證的視讀核驗(yàn)方法不能適應(yīng)新一代居民身份證的防偽要求。二代證的核驗(yàn)需要專用的核驗(yàn)設(shè)備,識(shí)別出芯片內(nèi)的數(shù)據(jù)。因此,二代證的使用給核驗(yàn)設(shè)備提供了廣泛的市場。據(jù)分析,公安部對(duì)警用二代證閱讀(驗(yàn)證)機(jī)具的需求超過25萬臺(tái),旅游飯店業(yè)對(duì)商用驗(yàn)證機(jī)具需求超過100萬臺(tái)。目前除公安系統(tǒng)內(nèi)需配置各類臺(tái)式和手持式驗(yàn)證機(jī)具外,機(jī)場、銀行、賓館、民政等各種公共場所對(duì)驗(yàn)證機(jī)具也都有旺盛需求,市場容量極其巨大。2004年公安部對(duì)生產(chǎn)二代證核驗(yàn)設(shè)備的廠家進(jìn)行了招標(biāo),10家企業(yè)成為二代證核驗(yàn)設(shè)備的合格供應(yīng)商。經(jīng)過近5年的發(fā)展,二代證核驗(yàn)設(shè)備的使用已經(jīng)具有相當(dāng)?shù)囊?guī)模。但是,由于USB和RS-232C兩種通訊方式協(xié)議完全不同,傳輸數(shù)據(jù)的格式大相徑庭,因此這兩種通訊方式很難并存于同一臺(tái)二代證核驗(yàn)設(shè)備。尤其是目前市場上核驗(yàn)設(shè)備競爭激烈,設(shè)備外形小型化趨勢明顯,如何在盡可能小的設(shè)備中有效降低成本成為各廠家研發(fā)的關(guān)鍵。鑒于此,一直以來,二代證核驗(yàn)設(shè)備通訊方式都局限于單一的USB或者RS-232C模式。這就要求用戶在購買設(shè)備時(shí)必須提前設(shè)定設(shè)備采用的通訊方式,一旦選定通訊方式,就不能輕易更改,給用戶帶來很大不便。計(jì)算機(jī)的發(fā)展日新月異,原來的計(jì)算機(jī)主要采用RS-232C端口,而現(xiàn)在USB通訊已經(jīng)成為主要的數(shù)據(jù)交互方式之一,有的計(jì)算機(jī)上甚至已經(jīng)沒有RS-232C端口,取而代之的全部是USB端口。這種情況下,如果用戶早期購買了RS-232C通訊方式的二代證核驗(yàn)設(shè)備,辦公用PC升級(jí)以后,原來購買的核驗(yàn)設(shè)備將不能繼續(xù)使用,必須重新購買,造成了極大浪費(fèi),提高了用戶的使用成本。針對(duì)這種局面,為了滿足用戶需求,公安部第一研究所研制了采用智能接口技術(shù)的二代證閱讀器,獨(dú)創(chuàng)的智能接口技術(shù)能自動(dòng)識(shí)別計(jì)算機(jī)通訊端口、自動(dòng)設(shè)置通訊參數(shù)、自動(dòng)找卡和識(shí)別卡內(nèi)信息;同時(shí),該技術(shù)支持從計(jì)算機(jī)USB端口或PS/2端口取電、直流穩(wěn)壓電源等多種靈活供電方式。該技術(shù)的應(yīng)用增強(qiáng)了設(shè)備使用的靈活性、便利性,降低了設(shè)備成本,從根本上解決了用戶使用不便等問題,滿足了用戶要求。二、識(shí)別與控制部分智能接口身份證閱讀器采用了智能接口技術(shù),圖1是智能接口身份證閱讀器的內(nèi)部電路組成。如圖所示,智能接口身份證閱讀器是由智能接口控制模塊、識(shí)別與安全控制模塊、數(shù)據(jù)傳送模塊三部分組成。其中智能接口控制模塊是采用了智能接口技術(shù)研發(fā)出來的智能識(shí)別USB和RS-232C兩種通訊方式的關(guān)鍵部件,由智能接口通訊電纜和智能接口控制電路板兩部分組成。識(shí)別與安全控制模塊是分析數(shù)據(jù)的核心模塊,用于計(jì)算機(jī)與二代證數(shù)據(jù)的加密解密、分析數(shù)據(jù)的有效性并控制數(shù)據(jù)傳輸。該部分由控制安全的安全模塊和分析通訊數(shù)據(jù)的控制板組成。數(shù)據(jù)傳送模塊主要是完成射頻信號(hào)和電路信號(hào)的轉(zhuǎn)換,實(shí)現(xiàn)閱讀器和二代證之間的數(shù)據(jù)交換,由射頻控制部分和天線組成。三個(gè)模塊之間相互配合,完成二代證的識(shí)別。整個(gè)二代證數(shù)字化信息的識(shí)別過程由計(jì)算機(jī)發(fā)起。閱讀器接收到上位機(jī)(計(jì)算機(jī))的指令后,根據(jù)指令完成相應(yīng)的功能,是從屬機(jī)。首先,上位機(jī)會(huì)向閱讀器發(fā)送握手信號(hào),閱讀器接收到握手信號(hào)后,經(jīng)智能接口控制模塊對(duì)其進(jìn)行分析,分析出該信號(hào)的通訊方式,然后將指令分類并傳送給識(shí)別與安全控制模塊的USB或者RS-232C接收端口。識(shí)別與安全控制模塊接收到數(shù)據(jù)后,根據(jù)指令要求原路返回相應(yīng)的握手信號(hào),與上位機(jī)建立數(shù)據(jù)通訊通道,閱讀器進(jìn)入識(shí)別狀態(tài),數(shù)據(jù)傳送模塊開始找卡。數(shù)據(jù)傳送模塊采用連續(xù)發(fā)射的方式找卡,當(dāng)二代證放入閱讀器數(shù)據(jù)傳送模塊的可識(shí)別范圍內(nèi),二代證會(huì)響應(yīng)數(shù)據(jù)傳送模塊發(fā)送的射頻信號(hào),使數(shù)據(jù)傳送模塊做出“有卡”的判斷,并傳送給識(shí)別與安全控制模塊。然后數(shù)據(jù)經(jīng)閱讀器與上位機(jī)建立好的通訊通道發(fā)給上位機(jī),以便下一步操作。上位機(jī)識(shí)別到“有卡”信號(hào)后給閱讀器發(fā)送讀卡指令,識(shí)別與安全控制模塊對(duì)指令進(jìn)行分析并解密,由數(shù)據(jù)傳送模塊轉(zhuǎn)換成無線射頻信號(hào)發(fā)送給二代證,二代證根據(jù)指令將上位機(jī)所需信息原路回傳。最后,上位機(jī)對(duì)收到的數(shù)據(jù)分析后,將信息顯示在顯示屏上,完成本次讀卡操作。若識(shí)別過程中出現(xiàn)錯(cuò)誤,閱讀器的識(shí)別與安全控制模塊會(huì)分析錯(cuò)誤原因,將錯(cuò)誤原因反饋給上位機(jī)。上位機(jī)解析相應(yīng)指令,做出錯(cuò)誤提示,以便人為校正。為了閱讀器工作穩(wěn)定,防止運(yùn)行程序跑飛或陷入死循環(huán)造成的閱讀器失控或死鎖,設(shè)備運(yùn)行的程序代碼中增加了看門狗程序來監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。程序利用控制芯片本身的定時(shí)記數(shù)器,不斷記數(shù),當(dāng)記數(shù)器溢出,則產(chǎn)生中斷,對(duì)設(shè)備進(jìn)行復(fù)位。為了不影響正常程序的運(yùn)行,防止中斷處理程序誤操作,在正常的程序運(yùn)行順序中加入記數(shù)器清除指令,只要程序在可控制狀態(tài)下運(yùn)行,CPU就不會(huì)復(fù)位。軟件看門狗的應(yīng)用,增加了閱讀器的穩(wěn)定性,降低了硬件的成本,提高了產(chǎn)品的性價(jià)比。三、創(chuàng)新點(diǎn)1.智能接口控制板智能接口技術(shù),顧名思義,是具有智能化特點(diǎn)的技術(shù),該技術(shù)可以智能化識(shí)別通訊端口,自動(dòng)設(shè)置通訊參數(shù)、自動(dòng)找卡和識(shí)別卡片內(nèi)置芯片內(nèi)數(shù)據(jù)。鑒于USB和RS-232C通訊方式不同,在設(shè)計(jì)方案制定之初,就考慮了智能接口技術(shù)的應(yīng)用,并對(duì)設(shè)備底層的電路板進(jìn)行改進(jìn)。在電路改進(jìn)時(shí),研究人員開發(fā)了一塊同時(shí)接受兩種通訊信號(hào),并可以進(jìn)行分類傳輸?shù)闹悄芙涌诳刂齐娐钒?以下簡稱接口板)。該接口板主要起到數(shù)據(jù)連接及電源輸入連接的作用,是智能接口身份證閱讀器中的重要部件。其中接口板的輸入端是1394的特殊器件,它是含有6個(gè)管腳的特殊元器件,可以連入電源及RS-232和USB的數(shù)據(jù)通信線;輸出接口部分為一個(gè)4芯和一個(gè)5芯的插座,分別用于USB和RS-232C連接(圖2)。智能接口技術(shù)的實(shí)現(xiàn)是通過接口板、智能接口通訊電纜(以下簡稱通訊電纜)和識(shí)別軟件共同實(shí)現(xiàn)的。運(yùn)行該設(shè)備時(shí),用通訊電纜將閱讀器與計(jì)算機(jī)連接起來。在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的識(shí)別軟件會(huì)通過接口板給閱讀器的USB接收端和串口接收端發(fā)送指令,對(duì)閱讀器進(jìn)行檢測,由閱讀器對(duì)這兩種指令做出回應(yīng),與上位機(jī)產(chǎn)生握手信號(hào),通過握手信號(hào),識(shí)別軟件對(duì)所回應(yīng)的信號(hào)作出判斷,自動(dòng)確定通訊方式和通訊端口。2.基于ps/2端口供電方式確定智能接口身份證閱讀器采用多元化供電模式,具體為USB供電模式、PS/2供電模式、直流電源供電模式三種。閱讀器的工作電壓是+5V。為了保證設(shè)備工作電壓穩(wěn)定,使用簡便,項(xiàng)目組確定了計(jì)算機(jī)端口的供電方式。鑒于生產(chǎn)年限較早的計(jì)算機(jī)USB口比較少,而生產(chǎn)年限較晚的計(jì)算機(jī)沒有PS/2端口的現(xiàn)狀,該設(shè)備的供電方式支持USB和PS/2兩種供電模式。這兩種模式均是由計(jì)算機(jī)端口提供電源的模式(圖3)。由于移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備(例如U盤)、鍵盤對(duì)電壓要求不高,在一些計(jì)算機(jī)中存在電壓不足的情況,因此設(shè)備還支持直流穩(wěn)壓電源供電的模式(圖4)。多元化供電滿足了不同使用情況下設(shè)備正常運(yùn)行的基本供電條件,令使用更加便利,提升了顧客滿意度。3.新型系統(tǒng)的測試結(jié)果智能接口身份證閱讀器采用RF無線射頻與二代證進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。根據(jù)GB/T18239-2000《集成電路(IC)卡讀寫機(jī)通用規(guī)范》,此類產(chǎn)品的電磁兼容特性需做強(qiáng)制性檢測,電磁兼容特性需滿足GB9254-2008《信息技術(shù)設(shè)備的無線電騷擾限值和測量方法》A級(jí)、GB/T17618-1998《信息技術(shù)設(shè)備抗擾度限制和測量方法》等標(biāo)