基于Android的POS机刷卡器阅读芯片驱动研究

摘要：由于现行的POS机的系统界面简陋，软件资源匮乏，不利于POS机的功能扩展。刷卡器阅读芯片是POS机主要功能的承担者，对其Andr oid驱动程序的研究，有助于POS机在Android平台上的发展。MagTek刷卡器阅读芯片21006450应用广泛，对于它的研究将有助于刷卡器阅读芯片驱动程序在实际中的应用。这里所研究的Android系统架构、芯片工作原理及接口调用是刷卡器阅读芯片驱动程序设计的理论基础，对驱动程序的实现做指导。
关键字：Android；POS机；刷卡器读芯片；驱动程序

0 引言
Google公司在2007年11月5日推出了开源的Androld操作系统，它是基于Linux内核的开源手机操作系统。目前，Android应用商店Android market已经拥有超过70万个应用程序，有超过10万名软件开发人员为Android开发应用程序，Android系统已经广泛运用于便携式移动设备。
移动POS机又称无线POS，是一种RF-SIM卡终端阅读器，通过CDMA，GPRS，TCP／IP等与数据服务器相连进行工作。移动POS机具有移动性强，平均交易时间段，易于携带等特性在各大行业都已经广泛使用。将Android系统移植到POS机上，将为POS机提供更加丰富的应用和功能扩展。
刷卡器作为POS机主要功能承担者，其驱动程序的研究和优化也直接影响到Android系统在POS机领域的发展。

1 Android系统架构
Android是以Linux为内核的开放式的手机操作系统，采用了整合的策略思想，包括底层Linux操作系统、中间层的中间件和上层的Java应用程序。Android系统是由应用程序层、应用程序框架层、系统运行库层、Linux内核层组成的，系统架构如图1所示。

在应用程序层中包含了Android系统的基础应用程序，所有的应用程序都是用Java编写的。
应用框架层是开发人员从事Android应用程序开发的基础，该层简化了组件重用，可以直接使用系统提供的组件快速的进行应用程序开发，主要包括Activity Manager，Content Provider，View System等。
在系统运行库层中包括了两个部分：程序库和运行时库，主要由Dalvik Java虚拟机和基础的Jaya类库组成，为应用程序提供服务和Java编程语言核心库。Android的核心系统服务依赖于Linux 2．6内核，如安全性、内存管理、进程管理、网络协议和驱动模型。Linux内核也同时作为硬件和软件堆栈之间的硬件抽象层。

2 刷卡器工作原理
MagTek公司的磁卡阅读器芯片21006450是一款高性能、低功耗的三轨磁条解码芯片。在对磁卡阅读芯片复位时，如果STRBOE没有置高，就需要将其置高，并将DATA拉低，然后再将STROBE置低。在复位之后仍需要将DATA强制置低，在释放DATA之前需要将STROBE置高，然后再置低。在完成上述过程后，仍需要再完成一次STROBE的置高、置底，这样才能完成复位序列。
当读卡器芯片处在准备读卡状态时，一旦检测到三个磁通翻转，ASIC就会通过将DATA拉低来表明此时处于卡在线状态。然后就开始将磁条卡上的数据读取并存储到缓存中。对应于这种卡在线状态，控制器应当将STROBE置高。对应于STROBE的上升沿，ASIC会将DATA置高，并清除卡在线信号。控制器会将STROBE置低，然后等待DATA的下降沿，以此来表明处在缓存器就绪状态。从内存中读取或提取数据，需要用脉冲信号将STROBE输入置高再置低来驱使数据指针将数据指向DATA的管脚。在数据读取期间，当STROBE的输入为低时，DATA上的一个低电平代表1，而高电平代表0。需要说明的是，DATA进入缓存器就绪状态后，在复位之前，ASIC不会对再一次刷卡做出反应。在片上缓存(内存)中，为磁条卡的三个磁道中的每一个分配了704 b的空间，总共有2 112 b。对每条磁道而言，只有在卡上检测到1的时候才开始存储数据，在这个1之前的所有的0都不会存储进缓存。当检测到第一个1之后，每个磁道存储704 b的数据，而一旦数据超过这个长度，将会丢失超出的数据。但这并不意味着芯片的存储空间太小，确切来说，这么大的空间已经能够充分的满足符号ISO编码标准的磁条卡的需求。
在提取数据时，STROBE是根据磁道A，磁道B，然后磁道C的顺序进行接收的。当数据指针到达3个磁道共2112位的最后位置时，它将从反方向再次循环数据。需要说明的是，数据的移出的首选顺序是磁道A、磁道B然后磁道C。ASIC并不决定刷卡的方向，只是简单的将接收的数据表示出来。然后，反方向刷卡数据的移出时是以磁道C、磁道B、磁道A的顺序进行的，这就像将一盘磁带或录音带翻带。
在复位时，会清除ASIC上的所有数据，将所有的数据位都置为0(高电平)。