專利名稱：稅控收款機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種計(jì)算技術(shù)，具體涉及一種利用高科技手段加強(qiáng)國家稅收征管的稅控收款機(jī)。
背景技術(shù)：
隨著我國市場經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，利用電子化手段加強(qiáng)國家稅收征管工作，為科技興稅提出了新的課題。強(qiáng)化征收管理工作，是國家財(cái)政來源的重要保障。
為了有效推廣稅控收款機(jī)這一新產(chǎn)品，國家稅務(wù)總局，信息產(chǎn)業(yè)部，國家經(jīng)貿(mào)委等五部委組織成立了一個(gè)稅控收款機(jī)標(biāo)準(zhǔn)工作組，并于2003年8月出臺了稅控收款機(jī)國家標(biāo)準(zhǔn)，包括《稅控收款機(jī) 第一部分機(jī)器規(guī)范》，《稅控收款機(jī) 第二部分稅控IC卡專用規(guī)范》，《稅控收款機(jī) 第三部分 稅控器規(guī)范》。從此稅控收款機(jī)的生產(chǎn)有了標(biāo)準(zhǔn)可依。
目前市場上存在的收款機(jī)分為二大類，一類是電子收款機(jī)機(jī)，不具備有稅控功能。第二類，就是稅控收款機(jī)，在原有商業(yè)收款機(jī)的基礎(chǔ)上增加了稅控功能。
現(xiàn)有收款機(jī)雖然采用了一種傳統(tǒng)的MSC-51平臺，但MSC-51平臺是一款低檔化的8位CPU，其優(yōu)點(diǎn)在于簡單易用，開發(fā)周期短，但同時(shí)其缺點(diǎn)也比較明顯，就是處理速度慢，可擴(kuò)展性差，存儲容量有限，不能適應(yīng)以后的要求進(jìn)行程序升級和網(wǎng)絡(luò)功能擴(kuò)展。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是解決現(xiàn)有收款機(jī)一類是電子收款機(jī)機(jī)不具備稅控功能、另一類雖然增加了稅控功能但采用傳統(tǒng)的MSC-51平臺，處理速度慢、可擴(kuò)展性差、存儲容量有限、不能進(jìn)行程序升級和網(wǎng)絡(luò)功能擴(kuò)展、技術(shù)水平低的問題；為適應(yīng)切實(shí)加強(qiáng)國家稅收征管、有效杜絕偷稅漏稅的要求，而提供一種能有效安全進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲和傳送、對用戶開票數(shù)據(jù)進(jìn)行有效加密和解密、保證掉電后稅務(wù)數(shù)據(jù)不掉、符合大部分用戶操作習(xí)慣、滿足稅收征管、稽查要求、處理速度快、容量大、可擴(kuò)展性好、技術(shù)先進(jìn)的稅控收款機(jī)。
本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是這種稅控收款機(jī)其體系結(jié)構(gòu)為以32位中央處理器為主處理器，以8位中央處理器為協(xié)處理器，以FLASH為存儲器核心；主處理器處理整個(gè)功能調(diào)配，運(yùn)行于一個(gè)32位的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，協(xié)處理器處理IC卡模塊和SAM卡模塊的通信，芯片F(xiàn)LASH存儲稅務(wù)數(shù)據(jù)和用戶信息，主處理器對IC卡模塊和SAM卡模塊的訪問是通過串口和協(xié)處理器經(jīng)過數(shù)據(jù)交換來進(jìn)行的，主處理器還通過數(shù)據(jù)總線對外部進(jìn)行訪問，因此，鍵盤輸入電路、打印機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、存儲電路、功能擴(kuò)展模塊都通過數(shù)據(jù)總線連接在主處理器上，而鍵盤輸入電路的輸入端連接有鍵盤，鍵入執(zhí)行相關(guān)稅控程序的命令，打印機(jī)驅(qū)動(dòng)電路其輸出端連接打印頭，打印機(jī)驅(qū)動(dòng)電路接收主處理器通過數(shù)據(jù)總線傳送來的打印數(shù)據(jù)，由打印頭進(jìn)行打印。存儲電路同時(shí)連接FLASH和EEPROM，主處理器通過數(shù)據(jù)總線和存儲電路向FLASH和EEPROM存儲或調(diào)出稅務(wù)數(shù)據(jù)和用戶信息，功能擴(kuò)展模塊連接有RS-232通信接口、LCD液晶顯示屏、LED顯示屏，主處理器通過數(shù)據(jù)總線、功能擴(kuò)展模塊、RS-232通信接口，經(jīng)電平轉(zhuǎn)換后，與程序載體的串口相連，進(jìn)行在線程序下載，主處理器的操作程序、系統(tǒng)數(shù)據(jù)和用戶信息都通過數(shù)據(jù)總線、功能擴(kuò)展模塊送到LCD液晶顯示屏和LED顯示屏進(jìn)行顯示；電源為整機(jī)電路提供5V和24V穩(wěn)壓電源。
上述技術(shù)方案中，主處理器采用具有ARM內(nèi)核的三星公司生產(chǎn)的32位嵌入式微處理器芯片S3C44B0；協(xié)處理器采用新茂公司生產(chǎn)的8位處理器SM5964。
工作過程及原理系統(tǒng)上電后，首先主CPU從D20FLASH芯片中讀取一段BOOTLOADER的啟動(dòng)程序，由這段啟動(dòng)程序引導(dǎo)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)入正常的操作系統(tǒng)μCLINUX。
進(jìn)入操作系統(tǒng)后，系統(tǒng)首先會(huì)對整個(gè)系統(tǒng)的各個(gè)硬件進(jìn)行自檢，包括主CPU，打印機(jī)，LCD顯示，LED屏，內(nèi)存，存儲器，EEP，時(shí)鐘芯片，稅控卡。當(dāng)各個(gè)硬件檢測運(yùn)行正常后，系統(tǒng)將進(jìn)入正常的稅控功能程序，并等待鍵盤的下發(fā)命令，在此期間系統(tǒng)也會(huì)循環(huán)檢測稅控卡，如果稅控卡檢測有誤，將會(huì)在LCD屏上顯示檢測稅控卡有誤，并中止一切和稅務(wù)相關(guān)的操作。如檢測稅控卡無誤，則等待鍵盤是否按下。當(dāng)CPU的GPD0-GPD7檢測到有鍵盤按下時(shí)將執(zhí)行相關(guān)的稅控程序。由于對稅控卡，用戶卡的操作是通過51芯片(SM5964)對卡進(jìn)行異步的讀寫，并通過和主CPU的串口直連的，將數(shù)據(jù)交換給主CPU的操作系統(tǒng)中程如下首先，主CPU通過檢測GPD0-GPD7以掃描是否有鍵按下，當(dāng)有鍵按下時(shí)，通過硬件掃描及程序識別，如是讀取機(jī)器相關(guān)存儲信息時(shí)(如讀取已開票數(shù)據(jù))則操作系統(tǒng)響應(yīng)查詢程序，主CPU首先使nGCS1為低用以選通D21(發(fā)票存儲器)，同時(shí)nOE為低，表示對FLASH(D21)的操作為讀取數(shù)據(jù)。然后操作系統(tǒng)將會(huì)通過主CPU的地址線ADDR1-ADDR22輸出讀取地址到地址總線上，此時(shí)FALSH芯片會(huì)自動(dòng)將此地址內(nèi)存儲的數(shù)據(jù)通過其數(shù)據(jù)端口DATA0-DATA15送到數(shù)據(jù)總線，主CPU通過數(shù)據(jù)總線讀取到存儲在芯片中的數(shù)據(jù)并返回給操作系統(tǒng)的應(yīng)用程序。此時(shí)操作系統(tǒng)將進(jìn)入顯示程序流程，將需顯示的內(nèi)容以二進(jìn)制碼的形式通過主CPU的DATA0-DATA7并經(jīng)D24(74HC245)鎖存后送到擴(kuò)展芯片D2(W83977)，然后通后其液晶驅(qū)動(dòng)端口PD0-PD7，液晶選通控制線nCS1，nCS2，nCS3控制液晶顯示二進(jìn)制碼的內(nèi)容。
本實(shí)用新型采用的32位嵌入式平臺，具有良好的人機(jī)接口，其處理數(shù)據(jù)是MSC-51平臺的10倍以上，再加上其具有良好的可擴(kuò)展性，為以后研制出銀稅一體機(jī)、遠(yuǎn)程報(bào)稅提供了一個(gè)相對簡易平臺，采用32位嵌入式平臺是當(dāng)今電子工業(yè)的潮流，本實(shí)用新型采用具有ARM內(nèi)核的三星公司出廠的32位微處理器S3C44B0做為中央處理器，此項(xiàng)技術(shù)在國內(nèi)是比較領(lǐng)先的，大多數(shù)廠家仍然采用原始的8、16位單片機(jī)。本實(shí)用新型有效解決了以下技術(shù)問題1)。數(shù)據(jù)有效安全存儲和傳送；2)。對用戶開票數(shù)據(jù)進(jìn)行有效加密和解密；3)。具有掉電保護(hù)，保證掉電后稅務(wù)數(shù)據(jù)不掉；4)。符合大部分用戶的操作習(xí)慣；5)。滿足稅務(wù)征管、稽查要求。
本實(shí)用新型采用高科技手段加強(qiáng)稅收征管，有效避免了稅收征管過程中，部分納稅人偷稅漏稅現(xiàn)象；同時(shí)對稅局來說，提高了稅收征管的工作效率，提高了稅收征管的現(xiàn)代化水平；對實(shí)現(xiàn)公平稅負(fù)，營造一個(gè)良好的經(jīng)營環(huán)境，樹立經(jīng)營者良好的商業(yè)信譽(yù)起了積極的推動(dòng)作用；提高了國家稅收財(cái)政收入，使用稅控收款機(jī)是為了達(dá)到以票控稅的目的，這樣有效的增加了國家稅收。使用稅控收款機(jī)也提高了納稅經(jīng)營戶的現(xiàn)代化管理水平同時(shí)稅控收款機(jī)開具的發(fā)票清晰快速，非手工發(fā)票可以相比，這樣即方便了付款單位也方便了收款單位。


圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)原理框圖圖2-圖8為本實(shí)用新型實(shí)施電路原理圖其中圖2為主處理器電路圖圖3為FLASH單元電路圖圖4為電源模塊電路圖圖5為IC卡模塊電路圖圖6為針式打印機(jī)控制單元電路圖圖7為LED和鍵盤單元電路圖圖8為擴(kuò)展模塊電路圖具體實(shí)施方式
參見圖1，本實(shí)用新型采取的是以32位的中央處理器為主處理器，8位的中央處理器為協(xié)處理器，加上以FLASH為核心的體系結(jié)構(gòu)。主處理器處理整個(gè)功能的調(diào)配，協(xié)處理器主要是處理有關(guān)IC卡模塊的通信。FLASH主要負(fù)責(zé)存儲稅務(wù)數(shù)據(jù)和用戶信息。本實(shí)用新型包含將訪問存儲器、鍵盤、電源電路、通信接口都通過數(shù)據(jù)總線連接在主處理器上。主處理器通過數(shù)據(jù)總線對外部進(jìn)行訪問。主處理器對IC卡模塊的訪問是通過串口和協(xié)處理器經(jīng)過數(shù)據(jù)交換來進(jìn)行的。電源提供5V和24V穩(wěn)壓電源。(詳細(xì)請見圖1原理框圖)本實(shí)用新型采用的是具有ARM內(nèi)核的三星公司出廠的32位微處理器S3C44B0做為其中央處理器，協(xié)處理器采用的是新茂公司的8位處理器“SM5964”，主處理器通過RS232的通信接口，經(jīng)電平轉(zhuǎn)換后可和程序載體的串口相連，可使用程序載體的串口進(jìn)行在線程序下載。并且主處理器通過控制信號，數(shù)據(jù)總線，地址總線對存儲芯片F(xiàn)LASH進(jìn)行訪問，從中讀取系統(tǒng)所需要的數(shù)據(jù)。
主處理器中運(yùn)行了一個(gè)32位的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(μCLinux)。我公司自行開發(fā)研制的稅控流程程序就運(yùn)行在此平臺下面。同時(shí)在存儲系統(tǒng)上我們采用了文件系統(tǒng)的架構(gòu)，由于此操作系統(tǒng)平臺提供了豐富的底層程序接口因此我公司自行開發(fā)的底層驅(qū)動(dòng)程序包括(打印機(jī)，LCD，EEP，F(xiàn)LASH等等)均掛靠在操作系統(tǒng)底層程序的接口下。同時(shí)，此操作系統(tǒng)提供了很多應(yīng)用程序接口，例如網(wǎng)絡(luò)開發(fā)等等。
系統(tǒng)上電后，主CPU通過數(shù)據(jù)總線在存儲器中讀取一段啟動(dòng)程序，由這段啟動(dòng)程序引導(dǎo)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)μ入正常的收款機(jī)操作系統(tǒng)。
進(jìn)入操作系統(tǒng)后，系統(tǒng)首先會(huì)對各個(gè)硬件進(jìn)行自檢，包括主CPU，打印機(jī)，存儲器，LCD顯示，LED屏，稅控卡。當(dāng)各個(gè)硬件檢測運(yùn)行正常后，系統(tǒng)將進(jìn)入正常的稅控功能程序，并等待鍵盤的下發(fā)命令，在此期間系統(tǒng)也會(huì)循環(huán)檢測SAM插槽中的稅控卡，如果稅控卡檢測有誤，將會(huì)在LCD屏上顯示檢測稅控卡有誤，并中止一切和稅務(wù)相關(guān)的操作。當(dāng)CPU檢測到有鍵盤按下時(shí)將執(zhí)行相關(guān)的稅控程序，并且通過數(shù)據(jù)總線同步傳送功能擴(kuò)展模塊，在LCD上顯示。主CPU將數(shù)據(jù)以二進(jìn)制的數(shù)據(jù)形式通過數(shù)據(jù)總線發(fā)送給FLASH存儲下來，并通過串口將這些二進(jìn)制碼數(shù)據(jù)發(fā)送給協(xié)處理器。協(xié)處理器獲得數(shù)據(jù)將這些二進(jìn)制的數(shù)據(jù)寫入到SAM插槽中的稅控卡，同時(shí)存儲命令執(zhí)行成功后，稅控卡將返回給協(xié)處理器一個(gè)命令執(zhí)行成功的代碼。當(dāng)協(xié)處理器收到稅控卡返回的成功執(zhí)行命令的代碼后，通過串口將返回給主CPU一個(gè)命令響應(yīng)成功的代碼，主CPU的收到此代碼后將會(huì)發(fā)送給功能擴(kuò)展模塊，響應(yīng)LCD驅(qū)動(dòng)，在LCD上顯示相關(guān)數(shù)據(jù)；同時(shí)響應(yīng)打印程序，將打印數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)總線送到打印機(jī)驅(qū)動(dòng)，分別驅(qū)動(dòng)打印針，走紙電機(jī)，字車電機(jī)，將會(huì)打印一張票據(jù)。
在程序升級下載時(shí)候，使用到RS232端口和程序載體進(jìn)行通信。在收款機(jī)和載體相互識別后，程序載體將數(shù)據(jù)經(jīng)過功能擴(kuò)展模塊，使用數(shù)據(jù)總線發(fā)送給主處理器，主處理器再通過數(shù)據(jù)總線將數(shù)據(jù)發(fā)送給存儲程序所用的FLASH。數(shù)據(jù)發(fā)送完以后，經(jīng)過代碼和校隊(duì)后通過數(shù)據(jù)總線發(fā)送一個(gè)成功接收信號給主處理器，主處理器接收到信號后，將再通過數(shù)據(jù)總線發(fā)送一個(gè)程序載體所能識別的成功信號，告知程序載體，下載成功。
由于用戶在開出每張票據(jù)，都存儲在FLASH中，在進(jìn)行用戶稅務(wù)申報(bào)的時(shí)候，在IC卡插槽中插入用戶卡，并通過鍵盤發(fā)送命令給主處理器，主處理器通過串口和IC卡插槽中的用戶卡通信，并校對是否為合法用戶卡，如校隊(duì)成功，用戶卡返回一成功信號，主處理器通過數(shù)據(jù)總線，從FLASH中調(diào)出數(shù)據(jù)，通過串口寫入用戶卡。用戶拿著用戶卡去稅務(wù)部門進(jìn)行稅務(wù)申報(bào)。稅務(wù)部門在對用戶報(bào)稅完以后，在用戶卡中寫入一標(biāo)志位，用戶將寫有標(biāo)志位的用戶卡插入IC卡插槽，通過鍵盤命令，將此標(biāo)志位寫回EEPROM中，以達(dá)到稅務(wù)部門對用戶的稅務(wù)控制。同時(shí)，稅務(wù)人員可以用專用的稽查卡插入IC卡插槽，通過鍵盤命令，主處理器通過串口和稽查卡通信并校對其合法性，如成功，稽查卡返回一成功信號，主處理器通過數(shù)據(jù)總線，從FLASH中調(diào)出相應(yīng)數(shù)據(jù)，并寫入稽查卡，以達(dá)到稅務(wù)部門對用戶的稅務(wù)稽查。
本實(shí)用新型采用的中央處理器是具有ARM內(nèi)核三星公司生產(chǎn)的32位嵌入式處理芯片。此芯片采用的是RISC(Reduced Instruction Set Computer)的精簡指令集，有別于傳統(tǒng)低檔處理器如(51系列)所采用CISC復(fù)雜指令集。此芯片是32位的嵌入式處理芯片，這款芯片的外部地址總線和外部數(shù)據(jù)總線都是32位的，相比如其它同頻的處理器具有更高的處理速度，和數(shù)據(jù)吞吐能力。ARM是一種功耗非常低的高性能處理器，如ARM 7 TDMI具有每瓦產(chǎn)生690MIPS的能力。ARM是一種芯片設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)技術(shù)，而不是一種芯片生產(chǎn)工藝，授權(quán)生產(chǎn)具有ARM芯片結(jié)構(gòu)技術(shù)世界上各大半導(dǎo)體廠商，可根據(jù)自己不同的生產(chǎn)工藝生產(chǎn)出不同型號的ARM核的芯片。ARM芯片內(nèi)部具有四個(gè)功能模塊，可提供豐富的外護(hù)功能和調(diào)試功能如Thumb是32位模式下的16位指令集，可有效減少代碼大小。
Debug內(nèi)部調(diào)試接口，接口是JTAG接口。
Multiplier一個(gè)8位的乘法器FmbeddedICELogic用于實(shí)現(xiàn)斷點(diǎn)觀測和變量觀測的邏輯電路部分。
本實(shí)用新型所采用的ARM芯片具有三級流水結(jié)構(gòu)，時(shí)鐘速度66MHz。ARM芯片支持實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)。
本實(shí)用新型在收款機(jī)的軟件平臺采用了當(dāng)今在電子工業(yè)，計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中最流行的嵌入式操作系統(tǒng)(μCLinux)。該操作系統(tǒng)是經(jīng)過在原有的Linux操作系統(tǒng)上經(jīng)過裁剪，而形成的適應(yīng)于微處理器工作的操作系統(tǒng)。μCLinux操作系統(tǒng)具有極好的可移植性，可擴(kuò)展性。我公司自行開發(fā)的底層驅(qū)動(dòng)程序(LCD，鍵盤，存儲器，打印機(jī)等)都可直接掛在操作系統(tǒng)提供的底層程序接口當(dāng)中。同時(shí)，我公司自行研制的稅控功能程序，可直接掛在操作系統(tǒng)提供的應(yīng)用程序接口下。從而使我公司自行開發(fā)的底層驅(qū)動(dòng)程序，和應(yīng)用程序和操作系統(tǒng)有機(jī)的結(jié)合在一起了。同時(shí)，操作系統(tǒng)是多任務(wù)架構(gòu)的，也就是說整下操作系統(tǒng)可以調(diào)配硬件也就是主CPU同時(shí)響應(yīng)多種任務(wù)的請求，使多種任務(wù)能在同一時(shí)間并行完成。
參見圖2、圖3主控管理單元電路圖其中圖2為S3C44B0 CPU單元，圖3為FLASH單元基于S3C44BOX處理器平臺，該CPU是三星公司生產(chǎn)的一款32位的精簡指令集(RISC)處理器采用ARM7內(nèi)核的SoC架構(gòu)。S3C44BOX通過在ARM7TDMI內(nèi)容基礎(chǔ)上擴(kuò)展一系列完整的通用外圍器件。
本芯片集成片上資源有8KB緩存的2.5V靜態(tài)ARM7TCMI CPU核；擴(kuò)展內(nèi)存控制器；帶有1個(gè)專用DMA通道的LCD控制器；2個(gè)DMA通道，1個(gè)帶外部請求引腳的DMA通道；1個(gè)I2C總線控制器；5個(gè)PWM定時(shí)器及1個(gè)內(nèi)部定時(shí)器；看門狗定時(shí)器；71個(gè)通用I/O口，8個(gè)外部中斷源；8個(gè)10位ADC；帶PLL的片上時(shí)鐘發(fā)生器。在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采取16位方式。由于該CPU I/O口電壓為3.3V，而外部外圍器件的電平為5V。利用D29來進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，利用7位中斷分別用來處理調(diào)電信號中斷，打印機(jī)溫度監(jiān)控，以及外部擴(kuò)展芯片等所需要的信號。
存儲器件D20，D21(AM29LV160D)是AMD公司生產(chǎn)的Flash存儲器，2M字節(jié)的FLASH數(shù)據(jù)空間(除保存應(yīng)用數(shù)據(jù)外，還可存放國標(biāo)二級漢字庫)，主要作用是固化程序和保存歷史數(shù)據(jù)，也就是開機(jī)后執(zhí)行FLASH的程序，并在程序執(zhí)行的過程中實(shí)時(shí)地保存或修改其內(nèi)部的數(shù)據(jù)單元。
D22(L43L16064)為SDRAM(同步動(dòng)態(tài)存儲器)。從技術(shù)角度上講，同步動(dòng)態(tài)存儲器(SDRAM)是在現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)態(tài)存儲器中加入同步控制邏輯(一個(gè)狀態(tài)機(jī))，利用一個(gè)單一的系統(tǒng)時(shí)鐘同步所有的地址數(shù)據(jù)和控制信號。
本處理器D27的16位數(shù)據(jù)總線DATA0至DATA15與外部存儲芯片D20，D21，D22的數(shù)據(jù)輸入端相連。地址總線ADDR0至ADDR24。將ADD1至ADD22來對D22和D21進(jìn)行尋址可以分別尋址4M的存儲空間。地址線ADDR1至ADDR13和ADDR21至ADDR24來對存儲芯片D22來尋址。利用D27的LDQM和UDQM來控制對D22的行列信號選擇進(jìn)行控制。
D26為X5043，具有四種常用的功能上電復(fù)位、看門狗定時(shí)器、電源電壓監(jiān)控和塊鎖(Block Lock TM)保護(hù)。整個(gè)串行EEPROM存儲器組成在一個(gè)封裝之內(nèi)。這種組合降低了系統(tǒng)成本、減少了電路板空間和增加了可靠性。
當(dāng)D26加電時(shí)激活了上電復(fù)位電路，它保持RESET/RESET有效一段時(shí)間。這可使電源和振蕩器穩(wěn)定，然后微處理器再執(zhí)行代碼。看門狗定時(shí)器對微控制器提供了一個(gè)獨(dú)立的保護(hù)機(jī)制。當(dāng)系統(tǒng)故障時(shí)，在可選的超時(shí)時(shí)間(time-outinterval)之后，器件將激活RESET/RESET信號，即使在斷電后重啟電源時(shí)也不會(huì)改變。
同時(shí)D26具有低VCC檢測電路，可以保護(hù)系統(tǒng)免受低電壓之影響，當(dāng)VCC降到最小VCC轉(zhuǎn)換點(diǎn)以下時(shí)，系統(tǒng)復(fù)位。復(fù)位一直持續(xù)到VCC回到正常工作電平并且穩(wěn)定為止。X5043的存儲器部份是具有Xicor塊鎖保護(hù)的CMOS 4Kb串行EEPROM。該陣列內(nèi)部的組織是×8。器件具有SPI接口的特性，其軟件協(xié)議允許工作在一個(gè)簡單四線總線上。器件利用了Xicor公司專有的Direct Write TM晶片，提供最小為1000000次擦寫和最少為100年的數(shù)據(jù)保存期。
系統(tǒng)內(nèi)包含一塊電池，作為時(shí)鐘芯片的備用電源，保證時(shí)鐘在系統(tǒng)掉電5年內(nèi)有效。
為了保證系統(tǒng)在電池有限能量的供應(yīng)下能盡量長時(shí)間工作，在系統(tǒng)內(nèi)還加入了低功耗控制部分，盡量降低終端的功耗，延長電池的供電時(shí)間。
參見圖4電源模塊電路圖通過線性電源變壓器將AC220V的市電轉(zhuǎn)換成AC19V，再經(jīng)過D30(KBL046)橋式整流，穩(wěn)壓管V17(1.5KE43CA)穩(wěn)壓，電容C90等濾波后，輸出穩(wěn)定的DC24V。此處電容C90，C91，C92都為大容量電容，在本設(shè)計(jì)中起到了另外的一個(gè)作用就是當(dāng)外部市電電源掉電以后能夠持續(xù)給IC卡部分電路提供一定時(shí)間的電量，保證稅控?cái)?shù)據(jù)的安全存儲。
由于本設(shè)計(jì)中各個(gè)模塊的工作電壓不同，需要提供DC5V，DC3.3V，DC2.5V，所以電源模塊需提供幾種不同值的電壓，本模塊部分采取一下幾種方案(1)通過D31(LM2575T-5.0)電源后，經(jīng)LC濾波輸出一個(gè)穩(wěn)定的DC5V給主板供電。(2)利用D32(SPX1117M3-3.3)線性變壓濾波后給CPU輸入輸出口以及外圍芯片供DC3.3V。(3)利用D33(SPX117M3-2.5)輸出穩(wěn)定的DC2.5V供給CPU內(nèi)核。
在本實(shí)用新型中利用D9(LM324)比較器的特性，實(shí)時(shí)在線的監(jiān)控輸出電壓DC24V的變化情況，一旦檢測到市電AC220V掉電后，立即發(fā)送一個(gè)掉電中斷信號給主CPU以及IC卡控制CPU，讓主CPU以及其外圍芯片停止工作，同時(shí)從CPU把稅控?cái)?shù)據(jù)全部儲存完畢。以保證稅控?cái)?shù)據(jù)的安全。
參見圖5IC卡模塊電路圖本實(shí)用新型中IC卡模塊用一顆51單片機(jī)D36(SM5964)來控制整個(gè)模塊的運(yùn)行，外圍擴(kuò)展D35(93C46)來存儲稅控功能程序，本模塊與主控板之間采取串口通訊，用D36的P3口來進(jìn)行通訊。D36采用的是11.0592MHz的晶振，由于CPU卡的晶振頻率國家標(biāo)準(zhǔn)對其規(guī)定必須在3MHz以下，在IC卡模塊中通過D37(74HC74)對晶振G6進(jìn)行4分頻取得2.76MHz的工作頻率，通過D34A，當(dāng)SM5964的P0.7為低時(shí)，工作頻率從D34A的第三腳提供給IC時(shí)鐘端。同時(shí)CPU的P3.7作為IC卡的數(shù)據(jù)讀寫信號線，對IC卡進(jìn)行操作。然后通過串口發(fā)給主板數(shù)據(jù)，主板上ARM CPU通過串口接收到IC卡發(fā)過來的數(shù)據(jù)。提示卡自檢通過。
然后等待是否有卡插入和鍵盤輸入命令(1)當(dāng)有卡插入時(shí)D36(SM5964)的P3.3檢測高電平。通過74HC74對晶振G6(11.0592MH)進(jìn)行4分頻，從D34B(74HC125)的9腳輸出，當(dāng)D36(SM5964)的P0.6為低時(shí)，工作頻率從D34B的第6腳提供給IC卡時(shí)鐘端；同時(shí)通過D36(SM5964)的P1.5作為IC卡的數(shù)據(jù)信號線。
(2)等待鍵盤輸入的命令，當(dāng)有鍵盤命令，通過D19(74HC245)鎖存器的鍵盤掃描，在S3C44B0的GPD0-GPD7檢測輸入鍵值。然后通過串口向IC卡模塊發(fā)送相應(yīng)串口命令。
如開票命令(開正常票、退票、廢票)則將從鍵盤取得的開票數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送到IC卡模塊，SM5964接收到開票數(shù)據(jù)對稅控卡進(jìn)行寫操作，將數(shù)據(jù)寫入稅控卡內(nèi)，然后S3C44B0將開票數(shù)據(jù)寫入D21發(fā)票存儲器內(nèi)，此時(shí)(CPU的nGCS1(18)為低，NWE(為低))，數(shù)據(jù)從CPU的DATA0-DATA15輸出到D21的數(shù)據(jù)輸入端口，將數(shù)據(jù)存入到FLASH中。然后通過數(shù)據(jù)總線在LCD(從存儲在D20中的漢字字庫)上顯示開票成功命令，然后通過微打打印出小票。
(3)獲取稅控信息當(dāng)鍵盤輸入為提取稅控信息時(shí)，CPU從D26(X5043)中讀取數(shù)控信息數(shù)據(jù)(通過CPU的GPE5提供時(shí)鐘信號，GPE4作為數(shù)據(jù)線)，然后通過數(shù)據(jù)總線在LCD(從存儲在D20中的漢字字庫(8×8的字庫))上顯示提取的稅控信息。
(4)讀取系統(tǒng)時(shí)間S3C44B0的GPF0(61)提供給時(shí)鐘信號，GPF1(62)提供給數(shù)據(jù)讀寫信號，從DS1302(PCF8564)中讀取時(shí)鐘數(shù)據(jù)。
(5)讀卡操作S3C44B0通過串口對IC卡模塊發(fā)讀卡命令，SM5964通過串口收到命令后，如對用戶卡讀，SM5964通過P0.6(低)使IC卡獲得時(shí)鐘信號，同時(shí)通過P1.5口從IC卡中讀取數(shù)據(jù)。如對稅控卡操作，則SM5964的P0.7口為低，使IC卡獲得時(shí)鐘信號，并通過P3.7從稅控卡讀取數(shù)據(jù)。
(6)通過D9(LM324)電壓比較器，對主板掉電進(jìn)行處理當(dāng)檢測到PL-INT為低電平時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入掉電保護(hù)程序。
參見圖6針式打印機(jī)控制單元電路圖本實(shí)用新型能兼容EPSON M-U110+和STAR M512型打印頭，打印控制模塊完全自主開發(fā)設(shè)計(jì)。打印頭都支持九針打印，我們用到該打印頭的八根針，對一個(gè)漢字的打印采取8×8點(diǎn)陣。利用D5、D6(TD62308AP)來驅(qū)動(dòng)這八根針進(jìn)行打印。TD62308為達(dá)林頓管陣列，接受到來自主CPU的控制信號能夠?qū)π盘栠M(jìn)行放大，驅(qū)動(dòng)打印針擊打色帶。由于我們的打印時(shí)候，為了保護(hù)打印頭的安全，本實(shí)用新型在硬件設(shè)計(jì)上采取了硬件保護(hù)，當(dāng)打印針打擊的時(shí)間硬件會(huì)對其進(jìn)行計(jì)時(shí)。運(yùn)用了D10(74HC123)，當(dāng)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)打印針沒有收回來，D10將會(huì)產(chǎn)生一控制信號作用于D7(74HC374)上。從而74HC374將會(huì)關(guān)斷數(shù)據(jù)的輸出，從而保護(hù)打印針的安全。
本打印模塊中利用D11、D13(L6219)來分別控制走紙電機(jī)驅(qū)動(dòng)和字車電機(jī)驅(qū)動(dòng)，L6219第17腳和20腳分別為I0，I1，這兩個(gè)輸入端組合成四種狀態(tài)，(1)無電流，(2)1/3電流，(3)2/3電流，(4)全電流。1/3電流在此用來使打印機(jī)的走紙電機(jī)使紙?zhí)幱贖OLD狀態(tài)，用來保證打印紙?jiān)诓淮蛴r(shí)候不會(huì)移位，2/3電流在此作為比較電壓。由于打印機(jī)需要往返來回打印才能保證一個(gè)漢字打印完整，L6219的10、11腳為PH，能夠控制輸出電流的2種流向，控制電流在OUTA與OUTB之間的雙向流動(dòng)。
D9為LM324，該芯片由三個(gè)運(yùn)算放大器組成，分別用來(1)針打溫度檢測，(2)針打黑標(biāo)檢測，(3)針打缺紙檢測。D9A被用來作為跟隨器，檢測打印頭是否處于缺紙狀態(tài)，輸出一模擬量，通過主CPU D27的A/D轉(zhuǎn)換，來判斷打印頭的是否有紙，D9B用來跟隨打印頭黑標(biāo)檢測輸出。D9C被用來監(jiān)控溫度，由于打印頭內(nèi)部有一個(gè)溫敏電阻，在溫度超出限值溫度時(shí)，D9C組成的比較器就會(huì)輸出一中斷，送入主CPU，主CPU從而停止打印頭的輸出。
參見圖7LED和鍵盤單元電路圖本實(shí)用新型采用8×8鍵盤輸入，直接連至主CPU的外部中斷入口，當(dāng)有鍵按下時(shí)申請中斷，進(jìn)行掃描，由于鍵盤輸出電平為DC5V，而我們主CPU I/O口電壓為DC3.3V，采用一塊D19(74HC245)來進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)變與電壓隔離。本設(shè)計(jì)中采用行掃描法行掃描法又稱為逐行(或列)掃描查詢法。工作過程如下(1)判斷鍵盤中有無鍵按下將全部行線置低電平，然后檢測列線的狀態(tài)。只要有一列的電平為低，則表示鍵盤中有鍵被按下，而且閉合的鍵位于低電平線與8根行線相交叉的8個(gè)按鍵之中。若所有列線均為高電平，則鍵盤中無鍵按下。(2)判斷閉合鍵所在的位置在確認(rèn)有鍵按下后，即可進(jìn)入確定具體閉合鍵的過程。其方法是依次將行線置為低電平，即在置某根行線為低電平時(shí)，其它線為高電平。在確定某根行線位置為低電平后，再逐行檢測各列線的電平狀態(tài)。若某列為低，則該列線與置為低電平的行線交叉處的按鍵就是閉合的按鍵。
LED顯示采用8段碼數(shù)碼顯示管，我們采用12個(gè)LED顯示管。采用12位位碼，動(dòng)態(tài)的對12位位碼進(jìn)行循環(huán)掃描，當(dāng)12個(gè)LED中某一個(gè)有效，該數(shù)碼顯示管點(diǎn)亮。利用視覺原理，從而可以可以顯示出12位數(shù)字。
本實(shí)用新型采用19264液晶顯示，該液晶由三塊64×64組成。可通過CS1、CS2、CS3來對其進(jìn)行頁選擇，顯示字符由八位數(shù)據(jù)線控制顯示字符的位置以及內(nèi)容。另外液晶屏還帶有輸入輸出控制，復(fù)位信號，背光控制信號等。我們通過W83977擴(kuò)展芯片將這些與主CPU聯(lián)系起來。
參見圖8擴(kuò)展模塊電路圖本實(shí)用新型利用D2(W83977EF/CTF)來擴(kuò)展外部接口，外接G1(24M晶振)。
該芯片支持軟盤接口、并行接口、支持紅外紅外接口、支持PS/2鍵盤和PS/2鼠標(biāo)接口等。
由于我們串口的RS232電平為負(fù)邏輯與我們CPU I/O口電平不兼容，因此利用D3、D4(ICL232)來進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。擴(kuò)展出二個(gè)RS-232接口，并支持15KV靜電保護(hù)。
同時(shí)利用該芯片支持并口數(shù)據(jù)總線的特性，直接利用并行端口模擬出液晶控制信號以及點(diǎn)陣控制信號。
功能模塊簡介主控 器件型號32位嵌入式ARM芯片；功能整個(gè)電路核心部分，控制打印機(jī)，IC卡模塊，USB，以太網(wǎng)等外部接口，并提供操作系統(tǒng)平臺。
打印機(jī) 器件型號9針微打，打印76mm，針打，黑標(biāo)定位；功能打印76mm小票。
LCD LED 器件型號LCD控制接口WinBond83977 12位LED顯示；功能LCD顯漢字，操作界面，LED顧客顯示屏。
鍵盤輸入模塊 器件型號61鍵盤輸入；功能鍵盤輸入開票數(shù)據(jù)，中文輸入。
IC卡 器件型號SM5964控制IC卡的讀寫功能用于和主板上的ARM32位CPU進(jìn)行通信，同是和IC卡通信，讀寫。
存儲 器件型號AM29LV160的FLASH(2M) 字節(jié)(存發(fā)票，經(jīng)營數(shù)據(jù))AM29LV160(程序存儲器)X5043EEPROM DS1302時(shí)鐘芯片；功能存儲經(jīng)營數(shù)據(jù)、發(fā)票數(shù)據(jù)，存儲程序，EEPROM存儲關(guān)鍵稅控信息，提供時(shí)鐘。
主要集成電路型號W83977EF-PQFP；TD62308AP-DIP；74HC14-SOP；74HC374-SOP；LM324-SOP；74HC123-SOP；L6219-SOP；74HC273-SOP；ULN2003-SOP；74HC245-SOP；AM29LV160DB；L43L16064-TSOP；74HC138-SOP；X5043-2.7V-SOP；S3C44BOX-LQFP；PCF8563-SOP；SPX1117M3-3.3；SPX1117M3-2.5；100x4-RCML08；10kx4-RCML08；4.7kx4-RCML08；
權(quán)利要求1.一種稅控收款機(jī)，其特征在于其體系結(jié)構(gòu)為以32位中央處理器為主處理器，以8位中央處理器為協(xié)處理器，以FLASH為存儲器核心；主處理器處理整個(gè)功能調(diào)配，運(yùn)行于一個(gè)32位的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，協(xié)處理器處理IC卡模塊和SAM卡模塊的通信，芯片F(xiàn)LASH存儲稅務(wù)數(shù)據(jù)和用戶信息，主處理器對IC卡模塊和SAM卡模塊的訪問是通過串口和協(xié)處理器經(jīng)過數(shù)據(jù)交換來進(jìn)行的，主處理器還通過數(shù)據(jù)總線對外部進(jìn)行訪問，因此，鍵盤輸入電路、打印機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、存儲電路、功能擴(kuò)展模塊都通過數(shù)據(jù)總線連接在主處理器上，而鍵盤輸入電路的輸入端連接有鍵盤，鍵入執(zhí)行相關(guān)稅控程序的命令，打印機(jī)驅(qū)動(dòng)電路其輸出端連接打印頭，打印機(jī)驅(qū)動(dòng)電路接收主處理器通過數(shù)據(jù)總線傳送來的打印數(shù)據(jù)，由打印頭進(jìn)行打印，存儲電路同時(shí)連接FLASH和EEPROM，主處理器通過數(shù)據(jù)總線和存儲電路向FLASH和EEPROM存儲或調(diào)出稅務(wù)數(shù)據(jù)和用戶信息，功能擴(kuò)展模塊連接有RS-232通信接口、LCD液晶顯示屏、LED顯示屏，主處理器通過數(shù)據(jù)總線、功能擴(kuò)展模塊、RS-232通信接口，經(jīng)電平轉(zhuǎn)換后，與程序載體的串口相連，進(jìn)行在線程序下載，主處理器的操作程序、系統(tǒng)數(shù)據(jù)和用戶信息都通過數(shù)據(jù)總線、功能擴(kuò)展模塊送到LCD液晶顯示屏和LED顯示屏進(jìn)行顯示；電源為整機(jī)電路提供5V和24V穩(wěn)壓電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稅控收款機(jī)，其特征在于主處理器采用具有ARM內(nèi)核的三星公司生產(chǎn)的32位嵌入式微處理器芯片S3C44BO；協(xié)處理器采用新茂公司生產(chǎn)的8位處理器SM5964。
專利摘要一種稅控收款機(jī)，其體系結(jié)構(gòu)為以具有ARM內(nèi)核的32位嵌入式中央處理器為主處理器，以8位中央處理器為協(xié)處理器，以FLASH為存儲器核心，主處理器處理整個(gè)功能調(diào)配，協(xié)處理器處理IC卡模塊和SAM卡模塊的通信，F(xiàn)LASH存儲稅務(wù)數(shù)據(jù)和用戶信息，鍵盤輸入電路、打印機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。存儲電路、功能擴(kuò)展模塊都通過數(shù)據(jù)總線連接在主處理器上。本實(shí)用新型功能齊全，值得大力推廣應(yīng)用。數(shù)據(jù)存儲、傳送安全可靠，處理速度快，容量大，擴(kuò)展性好，技術(shù)先進(jìn)，滿足稅收征管、稽查要求。
文檔編號G07F19/00GK2724096SQ20042006837
公開日2005年9月7日 申請日期2004年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月9日
發(fā)明者任震暉, 盧力, 趙炎, 胡德鵬, 肖燕, 歐陽啟學(xué), 肖波 申請人:湖南威遠(yuǎn)信息技術(shù)有限公司