ТЕРМИНАЛ ДЛЯ ОБМЕНА ИНФОРМАЦИЕЙ С БЕСКОНТАКТНЫМИ КАРТАМИ Российский патент 2011 года по МПК G06F3/00 

Терминал для обмена информацией с бесконтактными картами представляет собой интерфейсное устройство - ридер, который предназначен для обмена информацией между компьютером и бесконтактными картами или электронными документами на их основе, например: для считывания данных с электронного паспорта.

Ближайшим аналогом заявленного устройства является информационный терминал, выполненный с возможностью визуализации данных с бесконтактного носителя информации. Терминал содержит устройство индикации и модуль приема данных с бесконтактных карт, содержащий блок воспроизведения информации, считываемой с бесконтактной карты и отображаемой на устройстве индикации, а также модуль управления, позволяющий отображать на устройстве индикации несколько независимых блоков информации (см. Патент RU 75492 U1, Ю.А.Лукьянов, Ю.П.Бохонов, 15.01.2008).

Известное устройство отличается от заявленного тем, что известный аналог выполнен для одновременного считывания и визуализации информации с бесконтактной карты с устройством индикации для отображения ее на самом устройстве.

Технический результат - устройство позволяет производить с быстрой скоростью обмен информацией между компьютером и бесконтактными картами или электронными документами на их основе, отображая ее на компьютере, например: для считывания биометрических данных человека с электронного паспорта.

Разработан терминал для обмена информацией с бесконтактными картами с поддержкой стандарта до ISO 14443-4 типа А и В и стандарта ISO 15693. Терминал позволяет производить обмен информацией с блочным двоичным протоколом между компьютером и бесконтактными картами или электронными документами на их основе со скоростью 848 Кбод., передает ее отображение ее на компьютер, например: в виде изображения биометрических данных человека с электронного паспорта, в частности: изображение лица человека, его сетчатки, отпечатков пальцев, фотографии его ДНК, кода ДНК, резуса фактора крови. Максимальное рабочее расстояние от антенны терминала до карты 95 мм. Питание терминала осуществляется через розетку USB, устройство потребляет не более 200 мА в рабочем состоянии и не более 1 мА в режиме энергосбережения. Рабочая частота устройства 13,56 МГц. Устройство реализует блочный двоичный протокол обмена данными и может быть использовано под программной средой Windows, Windows 2000, Windows XP или Linux. Устройство имеет двухцветную световую индикацию при наличии светодиода, интерфейс USB 2.0, встроенный загрузчик для обновления прошивок контроллера. Встроенная антенна терминала выполнена на печатной плате.

Изделие включает в себя следующие конструктивные элементы (см. Фиг.7):

1) Кв. резонатор Q-14,74560-SS4-30-30/30, Jaush Qartz GmbH (BQ1)

2) Кв. резонатор Q-13,560-SS4-30-30/30, Jaush Qartz GmbH (BQ2)

3) Конденсатор 0,1 мкФ X7R M 0805 (C1 - C4, C12, C16, C19, C26)

4) Конденсатор Танталовый чип 10 мкФ 16 В 10% тип А (С5, С6)

5) Керамический чип 18 пФ NPO J 5% 0805 (С7, С8)

6) Керамический чип 15 пФ NPO J 5% 0805 (С9, С10)

7) Конденсатор 1000 пФ NPO J (С11, С15, С25)

8) Керамический чип 150 пФ NPO G (С13, С14)

9) Конденсатор 27 пФ NPO G (С17, С18)

10) Конденсатор 15 пФ NPO G (C20)

11) Конденсатор 33 пФ NPO G (C21 - С24)

12) Конденсатор TZ03T200ER169, Murata (C27)

13) Вилка PLD-16 IDS2X8M прямая штыревая (J1)

14) Дроссель CM453232-1ROKL (перемычка) (L1)

15) Дроссель LQN21A33NJ (К) 04 Murata (L2)

16) Дроссель СМ453232-1ROKL Bourns (L3, L4)

17) Резистор Чип 820 Ом 1% (R1, R4)

18) Резистор Чип 0 Ом (R2, R3)

19) Резистор Чип 1 Ом (R5,R6)

20) Резистор Чип 100 Ом 5% (R7)

21) Резистор Чип 270 Ом 5% (R8)

22) Контроллер USB CP2102-GM (MLP-28) (D1)

23) Микроконтроллер ATMEGA 128-16AU (TQFP-64) (D2)

24) RF чип RC 53101 T/OFE (D3)

25) Антенна

26) Звуковой резонатор

Конструктивные элементы терминала связаны взаимно между собой в электрической схеме и расположены на ней следующим образом.

Терминал для обмена информацией с бесконтактными картами имеет USB контроллер CP2102 (D1), который соединен портами: T×D, R×D, RTS, CTS, с входами: T×D, R×D, RTS, CTS, процессора ATMEGA 128 - 16 AU (D2) портами: T×D, R×D, RTS, CTS, имеет 4-е вывода на плату 1-4, а именно, выводы VBUS, USBM, USBP и вывод GND. Выходы USB контроллера: REGIN, VBUS, 3V3, GND, соединены с конденсаторами С1 и С2, которые по путям от выводов питания (VSS) и заземления (VDD) соединены с конденсаторами: С3, С4, С5, С6, соединенными по путям VSS и VDD с розеткой PLD (см. Фиг.1, Фиг.3), которая соединена с микроконтроллером ATMEGA 128 - 16 AU (D2) выводами VDD и VSS. Остальные неиспользуемые выходы устройства USB выведены на плату (см. Фиг.1). При этом микропроцессор ATMEGA 128 - 16 AU (D2) (см. Фиг.2) соединен с разъемом USB портами: T×D, R×D, RTS, CTS, соединен с розеткой PLD (J1) (см. Фиг.3) портами: РВ0, РВ1, РВ2, РВ3, РВ5, РЕ0, РЕ1, РЕ2, РЕЗ, РЕ4, РЕ5, выводами VDD и VSS и портом RES. Выводы микроконтроллера РF1 и PF0 соединены с резисторами R7 и R8, от которых отведены параллельно с его выводом VSS в виде выводов 8,9,10 для светодиода на плате. К портам микроконтроллера XTAL1 и XTAL2 подсоединен кв. резонатор Q - 14,74560 (BQ1), к нему присоединены конденсаторы С7 и С8. С противоположной стороны к микроконтроллеру подсоединен RF чип RC 531 к портам: D0, D1, D2, D3, D4, D5, D6, D7, А0, А1, А2, RST (порт РС3 микроконтроллера), CS, WR, RD, и к обоим портам его IRQ выводов РС4 и РЕ7. К выводам 11, 12 портов PD6 и PD7 микроконтроллера подходит звуковой резонатор на 3,3-3,7 кГц. Остальные выходы микропроцессора выведены на плату и запаяны (см. Фиг.2). Устройство включает RF чип RC 531 (D2) (см. Фиг.4), соединенный с микроконтроллером ATMEGA портами: D0, D1, D2, D3, D4, D5, D6, D7, А0, А1, А2, RST, CS, WR, RD и раздвоенным портом IRQ. Его выходы XIN и XOUT соединены с конденсаторами С9 и С10, кв. резонатором Q - 13,560 (BQ2) и соединены через вывод VSS с питанием контроллера USB. Выходы RF чипа RC 531: VMID, TVDD, AVDD, RX, а также оба спаренных вывода DVDD, а именно, DVDD и ALE, соединены с дросселем (см. Фиг.6), который включает соединенную индуктивность L2 с резисторами R2, R3, R4 и конденсаторами: С11, С12, С15, С16, С19, С25, С26, портом VSS, который соединен с VSS портом RF чипа RC 531, и портом VDD, который соединен с портом VDD розетки PLD (J1). Остальные выводы RF чипа RC 531 выведены на плату (см. Фиг.4). К выводу RX дросселя и выводам RF чипа RC 531 (D2) выходов ТХ1 и ТХ2 подсоединена антенна (см. Фиг.6), состоящая из резисторов R1, R5, R6, индуктивности L3 и L4 и конденсаторов: С20, С27, C13, C14, С18, С21, С22, С23, С24. Выводы 5, 6, 7 антенны от резисторов R5, R6 и путя VSS выведены на плату терминала к внешней части печатной антенны габаритами 60х60 мм с печатной дорожкой из 3-х витков, шагом 1 мм, шириной 0,5 мм и запаяны на плате (см. Фиг.9). При этом VSS выход антенны соединен с розеткой PLD (J1). Остальные неиспользуемые выводы устройств терминала запаяны на плате.

Терминал для обмена информацией с бесконтактными картами имеет корпус COMTEK (см. OKW Gehausc system, корпус СОМТЕС 120 F, Vers. I, А0612009, Subject to technical modifi cation without notice. Typographical and other errors do not justify any claim for damages. Stand: 11/07 usa Copyright © 2007 OKW Gehäusesysteme, см. сайт http://www2.okw.com/OPD-WebSite/А0612009/COMTEC-120-F-Vers-I/viewProduct.okw) (см. Фиг.8).

Устройство может быть выполнено с печатной антенной из 2-х витков с отводом от середины, шагом 1 мм, шириной 0,5 мм и габаритами 145×180 мм.

Кроме того, устройство может иметь корпус без отверстия под светодиод и не иметь светодиода.

Устройство можно применять следующим образом.

Применение ридера выглядит следующим образом. Компьютер и подключенный ридер работают по схеме мастер-слэйв. Т.е. ридер ждет команд от компьютера, получив команду, исполняет ее и сообщает о состоянии после выполнения (удачном или нет) команды.

Команды поступают на ридер по интерфейсу USB через стандартный разъем PLD (J1). Поскольку примененный микроконтроллер не имеет встроенного USB порта, полученные команды (а затем и данные) преобразуются по протоколу последовательного интерфейса специализированной микросхемой СР2102 (D1) фирмы Silicon Laboratories (см. Фиг.1).

Принятые, таким образом, команды компьютера передаются на последовательный порт микроконтроллера ATmega 128 фирмы Atmel (D2) (см. Фиг.2) и распознаются программным обеспечением контроллера. Распознанная команда превращается в цепочку команд для радиочастотного чипа RC531 фирмы NXP (D3) (см. Фиг.4). Эта же схема обеспечивает "накачку" энергией для питания бесконтактной карты через подсоединенную антенну, расположенную на печатной плате ридера (см. Фиг.6, Фиг.9).

Бесконтактная карта, распознав команду ридера, "отвечает" ему, модулируя несущую частоту данными ответа карточки. Радиочастотная схема микроконтроллера D3 (см. Фиг.4) демодулирует ответ карточки и превращает его в пакет данных, который передается через микроконтроллер D2 (см. Фиг.2) и интерфейсную схему D1 (см. Фиг.1) и далее на компьютер.

В качестве программного интерфейса для осуществления обмена данными вместе с заявленным устройством можно использовать, например, программу ЭВМ для мобильного ридера электронных документов, предназначенную, в частности: для считывания данных с электронных паспортов, id - карточек, улм - удостоверений личности моряка, миграционных карт (см. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2008612489, В.А.Егоров, от 03.04.2008). Программа представляет собой исходное описание ридера (считывателя) контактных и бесконтактных устройств. Программа предназначена для считывания и отображения данных электронных документов, соответствующих требованиям ICAO в части логических структур данных LDS, в частности, для отображения персональных паспортных данных человека, а также его биометрических данных, например: изображение лица человека, его сетчатки, отпечатков пальцев, фотографии его ДНК, кода ДНК и резус фактора крови, для проведения сравнительного анализа с реальными данными человека как носителя анализируемой информации.

Кроме того, в качестве программного интерфейса для осуществления обмена данными вместе с заявленным устройством можно использовать, например, программу ЭВМ «Исходное описание программы ЭВМ для работы с считывателем электронного документа» (см. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2007613975, В.А.Егоров, А.Н.Акишин, от 21.06.2007).

Кроме того, в качестве программного интерфейса для осуществления обмена данными вместе с заявленным устройством можно использовать, например, программу ЭВМ «Встраиваемая (embeddable) программа управления терминалом обмена информацией с бесконтактными картами или электронными документами на их основе» (см. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2006611964, В.А.Егоров, от 18.04.2006).

Кроме того, в качестве программного интерфейса для осуществления обмена данными вместе с заявленным устройством можно использовать, например, программу ЭВМ «Исходное описание программы ЭВМ для работы с считывателем данных ДНК с электронного документа, например, с электронного паспорта» (см. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2008610705, В.А.Егоров, Д.А.Ливийцев, от 11.12.2007).

Пример использования ридера в рабочем состоянии для считывания информации с электронного документа, а именно с электронного паспорта, показан на фотографии (см. Фиг.9).

Литература

1. Патент RU 75492 U1, Ю.А.Лукьянов, Ю.П.Бохонов, 15.01.2008.

2. Патент RU 72592 U1, С.А.Мосиенко, 10.01.2008.

3. Патент RU 51434 U1, С.А.Мосиенко, 10.10.2005.

4. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2008612489, В.А.Егоров, от 03.04.2008.

5. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2007613975, В.А.Егоров, А.Н.Акишин, 21.06.2007.

6. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2006611964, В.А.Егоров, 18.04.2006.

7. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2008610705, В.А.Егоров, Д.А.Ливийцев, 11.12.2007.

8. OKW Gehause system, корпус СОМТЕС 120 F, Vers. I, A0612009, Subject to technical modifi cation without notice. Typographical and other errors do not justify any claim for damages. Stand: 11/07 usa Copyright © 2007 OKW Gehausesysteme (см. сайт http://www2.okw.com/OPD-WebSlte/А0612009/COMTEC-120-F-Vers-I/viewProduot.okw).

Устройство относится к терминалам для обмена информацией с бесконтактными картами. Техническим результатом является повышение скорости обмена информацией между компьютером и бесконтактными картами и/или электронными документами на их основе. Терминал содержит интерфейс USB, по которому команды преобразуются по протоколу последовательного интерфейса микросхемой. Принятые данные от компьютера передаются на последовательный порт микроконтроллера и распознаются им. Распознанные данные переходят в цепь команд для радиочастотного чипа. Радиочастотный чип "накачивает" энергией для питания бесконтактную карту через подсоединенную антенну, демодулирует ответ карты, передает данные через микроконтроллер и микросхему на компьютер. В качестве программного интерфейса можно использовать программу ЭВМ, предназначенную, в частности: для считывания биометрических данных человека с электронного паспорта, например: изображение лица человека, его сетчатки, отпечатков пальцев, фотографии его ДНК, кода ДНК и резуса фактора крови. 14 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Терминал для обмена информацией с бесконтактными картами, выполненный с возможностью визуализации данных записанной на бесконтактный носитель информации, содержащий модуль приема данных с бесконтактных карт, а также модуль управления, отличающийся тем, что устройство имеет USB контроллер USB CP2102, который соединен портами T×D, R×D, RTS, CTS с входами T×D, R×D, RTS, CTS процессора ATMEGA, при этом устройство USB имеет 4 вывода на плату, а именно выводы 1-4, его выходы REGIN, VBUS, 3V3, GND соединены с конденсаторами С1 и С2, которые по путям VSS и VDD соединены с конденсаторами С3, С4, С5, С6, соединенными по путям VSS и VDD с розеткой PLD, которая соединена с микроконтроллером ATMEGA выводами VDD и VSS, при этом микроконтроллер ATMEGA соединен с розеткой PLD портами РВ0, РВ1, РВ2, РВ3, РВ5, РЕ0, РЕ1, РЕ2, РЕ3, РЕ4, РЕ5 и портом RES, при этом его выводы РР1 и PF0 соединены с резисторами R7 и R8, от которых они отведены параллельно с его выводом VSS в виде выводов терминала 8, 9, 10 для светодиода на плате, к портам микроконтроллера XTAL1 и XTAL2 подсоединен резонатор Q - 14,74560 MHz, к нему присоединены конденсаторы С7 и С8, к портам микроконтроллера D0 - D7, А0 - А2, порту RST вывода РС3, к портам CS, WR, RD, а также к обоим портам IRQ выводов РС4 и РЕ7 подсоединен RF чип RC531, к выводам 11, 12 портов микроконтроллера PD6 и PD7 подходит звуковой резонатор, при этом RF чип RC531 соединен с микроконтроллером портами D0 - D7, А0 - А2, RST, CS, WR, RD и раздвоенным портом IRQ, его выходы XIN и XOUT соединены с конденсаторами С9 и С 10, резонатором Q -13,560 MHz и соединены через вывод VSS с питанием контроллера USB, выходы RF чипа RC531: VMID, TVDD, AVDD, RX, а также оба спаренных вывода DVDD, а именно выводы чипа DVDD и ALE, соединены с дросселем, который включает соединенную индуктивность L2 с резисторами R2, R3, R4 и конденсаторами С11, С12, С15, С16, С19, С25, С26, портом VSS, который соединен с VSS портом RF чипа RC531, и портом VDD, который соединен с портом VDD розетки PLD, при этом к выводу дросселя RX и выводам RF чипа RC531 от выходов ТХ1 и ТХ2 подсоединена антенна, состоящая из резисторов R1, R5, R6, индуктивности L3 и L4 и конденсаторов С20, С27, С13, С14, С18, С21, С22, С23, С24, при этом VSS выход антенны соединен с розеткой PLD, три вывода антенны 5,6, 7 выведены на плату терминала к внешней части печатной антенны габаритами 60×60 мм с печатной дорожкой из трех витков, шагом 1 мм, шириной 0,5 мм и запаяны на плате.

2. Терминал для обмена информацией с бесконтактными картами по п.1, отличающийся тем, что он разработан для обмена информацией с бесконтактными картами с поддержкой стандарта ISO 14443-4 типа А и В и стандарта ISO 15693.

3. Терминал для обмена информацией с бесконтактными картами по п.1, отличающийся тем, что устройство позволяет производить обмен информацией со скоростью 848 Кбод.

4. Терминал для обмена информацией с бесконтактными картами по п.1, отличающийся тем, что рабочая частота устройства 13,56 МГц.

5. Терминал для обмена информацией с бесконтактными картами по п.1, отличающийся тем, что максимальное рабочее расстояние от антенны терминала до карты не менее 95 мм.

6. Терминал для обмена информацией с бесконтактными картами по п.1, отличающийся тем, что питание терминала осуществляется через розетку USB, при этом устройство потребляет не более 200 мА в рабочем состоянии и не более 1 мА в режиме энергосбережения.

7. Терминал для обмена информацией с бесконтактными картами по п.1, отличающийся тем, что устройство может работать совместно с программой ЭВМ.

8. Терминал для обмена информацией с бесконтактными картами по п.1, отличающийся тем, что устройство может работать совместно с программой ЭВМ для ридера электронных документов.

9. Терминал для обмена информацией с бесконтактными картами по п.1, отличающийся тем, что устройство может работать совместно с программой ЭВМ для мобильного ридера электронных документов.

10. Терминал для обмена информацией с бесконтактными картами по п.1, отличающийся тем, что устройство может работать совместно с программой ЭВМ для считывания персональных данных.

11. Терминал для обмена информацией с бесконтактными картами по п.1, отличающийся тем, что устройство может иметь корпус, например, корпус COMTEK.

12. Терминал для обмена информацией с бесконтактными картами по п.1, отличающийся тем, что устройство может иметь корпус без отверстия под светодиод и не иметь светодиода.

13. Терминал для обмена информацией с бесконтактными картами по п.1, отличающийся тем, что выполнен с возможностью визуализации данных записанной на бесконтактный носитель информации, например биометрических данных человека с электронного паспорта, а именно изображение лица человека, его сетчатки, отпечатков пальцев, фотографии его ДНК, кода ДНК, резуса фактора крови.

14. Терминал для обмена информацией с бесконтактными картами по п.1, отличающийся тем, что устройство может быть выполнено без звукового резонатора.

15. Терминал для обмена информацией с бесконтактными картами по п.1, отличающийся тем, что устройство имеет звуковой резонатор на 3,3-3,7кГц.