地铁自动售检票系统中的射频卡读写器设计

引言

　　国外早在20世纪90年代就开始了地铁AFC系统的全面运行，并且拥有本国的专业制造厂家，如美国CUBIC公司、法国CGA公司以及澳大利亚 ERG公司。国内首先使用地铁AFC设备是在1999年上海的地铁一、二号线上，由于当时国内AFC设备尚处于样机开发阶段，引进了美国CUBIC公司的AFC设备。

　　近年来，中国各大城市轨道交通蓬勃发展，AFC系统的使用，可实现购票、检票、计费、收费、统计的全过程自动化，有效控制地铁的客流量；而作为与乘客直接接触，关系地铁形象的读写器、票卡等设备，更为重要[1]。目前国内的射频卡读写器系统主要采用ARM7处理器为控制器，与上位机的通信方式通常采用RS232或RS422有线通信方式，限制了AFC系统的自动化和网络化进程，同时随着业务的扩展，现有系统的数据存储容量已经无法满足日益增长的交易数据的要求。针对以上问题，设计了一种基于ARM9和MF RC531的高性能读写器，能够进一步提高票卡刷卡效率，节约乘客进出站时间，提高票卡读写数据准确性，为实现读写器全面国产化提供基础。

图1地铁AFC系统

1 读写器功能分析

　　地铁AFC系统主要由中央计算机系统、站点计算机系统、终端设备和车票4部分组成。终端设备包括出/入站检票闸机、自动售票机、车站票务系统、自动充值机等现场设备，如图1所示。

　　终端设备是直接为乘客提供售检票的设备，乘客通过射频卡可以购买票卡、进出闸机、为票卡充值，而建立射频卡与终端设备的桥梁就是射频卡读写器。射频卡读写器作为与射频卡通信的核心，其性能和数据处理能力直接影响到整个地铁AFC系统的工作质量。图2为读写器总体结构图。

图2 读写器总体结构框图

　　目前读写器主要采用RS232或RS422有线通信方式与现场终端设备通信，接口单一，传输速率有限，同时也不能同远程监控主机进行无线通信，限制了读写器的网络化。本设计增加了USB传输接口，提高数据传输效率，使用方便快捷。同时增加了GPRS无线通信方式，能够与远程的监控主机保持通信，向监控主机发送设备状态信息。采用这种多接口协同工作的方式，可以保证读写器的可靠性和安全性。

2 硬件电路设计

　　射频卡读写器硬件结构如图3所示，主要由主控CPU、Flash/SDRAM存储器件、射频收发模块、SAM卡认证电路、通信电路和显示报警电路等组成。主控CPU采用Atmel公司基于ARM926EJS的AT91SAM9260，主频可达到180 MHz，显著提高了读写器的处理速度。外围扩展256 MB容量的NAND Flash存储数据和2 MB容量的NOR Flash存储代码，实现数据和代码分离。一方面提高数据的存储容量，另一方面提高了代码的执行效率。