信息与电脑2018年第7期China Computer&Communication软件开发与应用基于RFID-SIM卡的无线射频识别一卡通卡片手机设计 齐利军 赫 健 苏靖东（辽宁科技大学，辽宁 鞍山 114044）摘 要：笔者介绍了运用STM32作为卡片手机主控，结合GPRS固件，构成手机微型系统的核心控制单元，增加了RFID-SIM卡无线射频识别，为一卡通手机提供刷卡功能，本手机主要解决当今一体智能机屏蔽无线射频信号的问题。本手机具有体积超小、超低功耗、超长待机、超快开机、支持其他手机的OTG临时供电等特点，所有设计均从使用者的角度出发，实现理想概念的卡片机。关键词：FFID-SIM卡；STM32；无线射频识别；GPRS中图分类号：TN409 文献标识码：A 文章编号：1003-9767（2018）07-079-04Design of Radio Frequency Identification One Card Mobile Phone Based on RFID-SIM Card Qi Lijun, He Jian, Su JingdongAbstract: The author introduces the use of STM32 as the master control of the card cell phone and the GPRS firmware, which (University of Science and Technology Liaoning, Anshan Liaoning 114044, China)constitutes the core control unit of the micro system of the mobile phone, increases the radio frequency identification of the RFID-SIM card, and provides the card function for the one card mobile phone. This mobile phone mainly solves the problem of shielding the radio frequency signal of the modern intelligent machine. The mobile phone has the features of ultra small size, ultra low power are from the user's point of view and realize the ideal concept card machine.consumption, super long standby, super fast boot, and OTG temporary power supply to support other mobile phones. All the designs Key words: FFID-SIM card; STM32; radio frequency identification; GPRS１ 引言困难以及刷不上卡的问题，学生们都选择多带一部手机（老我国在20世纪90年代提出了“数字校园”的概念，随年机或淘汰的旧式非全金属壳手机）来解决这个问题，但是后各大高校开始了数字校园建设，校园一卡通系统也随之逐携带这种手机有很多不方便的地方，且有很多不需要的附加步推广开来。然而，原有的校园一卡通系统多数都是一个相功能，导致了这种手机耗电特别快，需要经常充电，使用极对封闭的系统，无法适应高校教学和管理的信息化、智能化其不便，而续航时间长的手机配有较大的电池，又为携带带的发展需要。随着手机这种通讯工具在师生间的广泛使用，来了很大的不便。这时需要为学生设计一款秒开机、续航时以及通讯运营商提供的智能校园移动支付业务的出现，使得间长、轻便小巧的卡片机[1]。用手机代替原有的卡片式一卡通，并将两者的功能结合起来，２ 手机的设计即将智能卡技术和手机SIM卡技术相结合，实现二者功能的复合、提供更加便捷的服务成为可能。2.1 设计思路而现如今全金属外壳的智能一体机由于金属外壳的静电总体框图如图1所示，本设计采用意法半导体公司推屏蔽对一卡通的信号有很大的影响，导致了大多数学生刷卡出的基于ARM 32位Cortex-M3为内核的低功耗微控制器基金项目：基于MSP430的刷卡低功耗卡片机（项目编号：201710146000332）。作者简介：齐利军（1996-），男，辽宁阜新人，本科。研究方向：嵌入式、网络前端。赫健（1987-），女，辽宁鞍山人，硕士研究生，讲师。研究方向：测控技术、自动化。苏靖东（1997-），男，辽宁鞍山人，本科。研究方向：测控技术、仪器仪表。— ７９ —软件开发与应用信息与电脑China Computer&Communication2018年第7期STM32103C8T6作为本手机的核心控制芯片，采用GPRS A6（1）主控：利用STM32F103C8T6为主控，图2所示芯片作为通信芯片，GPRS A6兼容SIM卡射频识别，利用最小系统简单、体积小、处理速度及外设IO足够，保证手其GPRS无线服务技术实现手机的通信功能，本手机的设计机微系统运行流畅，配合其低功耗和睡眠模式大大提高了理念要求手机要轻薄且待机时间长，所以手机全部由小体积待机时间，STM32F103C8T6的备份寄存器可以保护数据在的低功耗器件组成[2]。VDD被切断时数据不丢失，当系统在待机模式下被唤醒、系2.3 各部分功能设计内容统复位或电源复位时，数据不会被复位。图１ 总体框图图２ ＳＴＭ３２Ｆ１０３Ｃ８Ｔ６最小系统原理图（2）显示：通过0.96寸OLED显示屏实现手机的显示寿命得到延长，具备了许多LCD不可比拟的优势，是低功功能。OLED（Organic Light-Emitting Diode），即有机发光耗手机的最好选择，并且采用三色oled提升用户体验，主控二极管，又称为有机电激光显示（Organic Electroluminesence 通过IIC通信协议对屏幕进行数据的写入和读取[3]。Display, OELD）。因为具备轻薄、省电等特性，自2007年后，IIC接口直接连接在STM32主控的PB8、PB9引脚上，— ８０ —信息与电脑2018年第7期China Computer&Communication软件开发与应用用主控模拟出一路IIC协议对主控进行控制，IIC的时序如图芯片驱动外音喇叭播放做手机提示音，硬件电路设计如图43所示，再利用取模软件的正向取模方式取出要显示的汉子所示，STM32通过串口1向JQ8400写入指令或读取数据。或字符的阴码，再利用IIC将这些数据发送给屏幕显示，还有一些图标如信号、电量、USB介入等，则需将图标的图片转为单色位图（后缀为“.BMP”格式），用调节图片像素点大小的方式来调节图片大小至合适，再利用驱取模软件打开，以同样取模方式得到要显示图标的正向阴码，显示在屏幕上的指定位置[4]。图３ ＯＬＥＤ显示屏数据读写ＩＩＣ协议时序图（3）外部通信：选用GPRS A6芯片，其优点是封装尺寸超小、超低功耗，支持数字音频和模拟音频，支持HR、FR、EFR、ARM语言编码，广域覆盖。GPRS A6提供了很多硬件接口，1个RS232接口，1路喇叭输出，1路咪头输入，一个SIM卡座，双天线接口。将RS232接口接在图４ 音频解码及功放电路STM32主控的UART2映射的引脚上面，通过发送AT指令（5）电源：充电接口为5 V Android充电口，同时也用来控制GPRS a6与外部通信。首先上电初始化完成之后，发来进行数据传输，支持热拔插，采用TP4303电源管理芯片，送“AT+CREG?”，收到“OK”确认GSM注册入网成功之TP4303是一款专为移动电源设计的单芯片解决方案，内部集后就可以进行与外部的通信或者信息查询及外部访问，发出成了充电管理模块、放电管理模块、电量检测及LED指示模正确的指令就可执行相应操作（如信号强度实时获取、拨打块以及保护模块。TP4303内置充电和放电功率MOS，充电与接听电话、接收与发送短消息、读取与保存电话本、管理电流固定为0.8 A，BAT输入3.2 V时可以满足输出5 V/1A.通话记录等等，还可方便实现TCP/IP连接、发送彩信等应用）。TP4303，内部集成了恒温充电工作模式、过温保护、过充与（4）提示音：采用JQ8400芯片进行音频文件解码，用过放保护、输出过压保护、输出重载保护、输出短路保护等来解码内存中的音频以及手机铃声提示音的解码，JQ8400语几乎所有安全保护功能，以保证芯片和锂离子电池的安全，音模块选用的是SOC方案，集成了一个16位的MCU，以同时，TP4303应用电路简单，其硬件电路如图5所示，由图及一个专门针对音频解码的ADSP，采用硬解码的方式，更5可知TP4303只需很少元件便可实现充电管理与放电管理，加保证了系统的稳定性和音质。解码后的音频经8002功放节省空间，缩小手机体积[5]。图５ ＴＰ４３０３充电管理— ８１ —软件开发与应用信息与电脑China Computer&Communication2018年第7期（5）内存：支持SD卡的同时，利用W25Q存储芯片卡在手，走遍校园”。本手机的设计大大提高了校园一卡通作模拟内存，可直接通过USB传输文件，选用其四倍SPI接的使用率，为校园一卡通的推广和使用提供了便利条件，方口，速度更快，用USB数据线连接手机，插上电脑，电脑会便了教师和学生。自动识别。 （6）按键：采用板载微动开关作为手机输入按键，缩参考文献小体积，提高按键灵敏度，提升质量，不易损坏，电路部分以矩阵按键的形式与主控IO口进行连接，逐行逐列对按键[1]封红旗,王娟琳,李俊华,等.射频识别技术手机智能状态进项扫描。卡的校园一卡通模式研究[J].现代教育技术,2011(1):122-124.[2]喻金钱.STM32F系列ARMCortex-M3核微控器开发３ 结 语 与应用[M].北京:清华大学出版社,2014.校园手机一卡通系统集成智能识别与自动控制、网络通[3]吕腾超,李由,李阳.基于S3C2440的新型工业多协信等多种高新技术，用一部RFID-SIM卡手机代替各种证件，议转换器设计[J].仪表技术与传感器,2014.实现校内身份识别，代替钞票进行电子支付，是一种方便快[4]杨镇遥,胡越黎,杨文荣.一种锂电池充电电路的设捷和安全可靠的智能管理系统。其应用覆盖身份认证，门禁、计[J].电子技术与软件工程,2014(24):91-93.考勤、图书借阅、综合消费系统等诸多方面，还可以方便地[5]王斌.基于RFID技术的校园一卡通系统构建[D].成进行各种信息的查询、统计、分析、管理等，从而实现“一都:电子科技大学,2008:35-38.（上接第78页）询条件形成状态统计文件，可按报表形式打印，并通过磁盘４ 结 语方式传递给其他的信息管理系统；支持对被监控装备的基础光测装备实时管控系统采用网络技术、数据库技术、先信息、状态信息、测量信息的查询、统计，并可根据需要输出。进的数据处理方法等，解决了数据信息的完整保存和查询、系统总体运行流程如图5所示。装备状态与故障数据综合处理等技术难题，实现了光测装备实时监控、状态管理，进一步提高了对装备状态的掌握程度，并在装备异常时提供必要的技术保障，为装备的维护和使用提供有效的技术支持。参考文献[1]刘生平.Visual C++ NET数据库开发技术与实践[M].北京:清华大学出版社,2005.[2]刘欣,刘勐.基于数据库技术的测控装备综合管控系统研究[J].微处理机,2013(2):57-59.[3]刘飞,何明浩,冯明月,等.雷达辐射源识别中数据库的构建及应用[J].现代防御技术,2017(6):11-16.[4]刘生平.Visual C++ NET数据库开发技术与实践[M].北京:清华大学出版社,2005.图５ 系统总体运行流程图— ８２ —
