二代身份證智能采集器研究與開發(fā)

         隨著二代身份證的廣泛使用，如何使二代身份證閱讀器與各種平臺的相關(guān)應(yīng)用協(xié)同工作的問題越來越突出。

        本文研究設(shè)計了一種智能采集器, 實現(xiàn)了二代身份證信息的平臺無關(guān)智能讀取,可以和銀行、電信等現(xiàn)有應(yīng)用實現(xiàn)無逢連接，工程實踐表明，該方案切實可行。 

       引  言

       隨著二代身份證的換發(fā)工作的推進，我國需要使用二代身份證的領(lǐng)域越來越廣泛。由于二代身份證件是射頻智能卡，可以通過二代身份證閱讀器來讀取身份信息，這為提高工作效率和錄入信息的準確度提供了條件，但是二代證閱讀器在銀行、電信、郵政等行業(yè)推廣使用仍有很大障礙。

       這是因為這些行業(yè)的業(yè)務(wù)終端一般都使用非windows操作系統(tǒng)的終端，但是二代證閱讀器生產(chǎn)廠家提供的只是windows系統(tǒng)下的SDK開發(fā)包，使用戶無法在這些行業(yè)進行二次開發(fā)。即便是windows系統(tǒng)，有些行業(yè)也不希望因為使用二代證閱讀器而改動自己軟件系統(tǒng)。基于這樣情況，我們設(shè)計開發(fā)了二代身份證智能采集器，可以有效解決這個問題。二代身份證智能采集器是配合第二代居民身份證閱讀器在銀行、電信、郵政等領(lǐng)域應(yīng)用的第二代居民身份證信息自動錄入工具，二代身份證智能采集器可以實現(xiàn)在不改變銀行、電信、郵政等行業(yè)應(yīng)用設(shè)備、軟件的情況下，實現(xiàn)對第二代居民身份證信息的自動錄入，消除手動錄入錯誤，減少工作量，提高效率。

       1、設(shè)計方案分析

       1.1硬件設(shè)計

        智能采集器通過RS232串口連接線與二代身份證閱讀器的串口相連，通過鍵盤PS/2接口連接線與PC機或終端的PS/2接口相連，使標(biāo)準鍵盤與智能采集器有效隔離，用戶在使用智能采集器的同時，也可使用標(biāo)準鍵盤，實現(xiàn)智能采集器與標(biāo)準鍵盤的分時復(fù)用。二代身份證閱讀器是基于射頻卡技術(shù)的身份證信息讀取設(shè)備，能快速準確地讀取二代證中的身份密文信息。本智能采集器可以獨立完成與二代身份證閱讀器的驗證及通信，同時可以讀取并保存閱讀器發(fā)過來相應(yīng)身份證的信息，然后通過內(nèi)部高速MCU進行運算和編碼，把接收到的RS232信號轉(zhuǎn)換標(biāo)準PS/2鍵盤信號，直接輸入計算機顯示相應(yīng)的信息。

       智能采集器的系統(tǒng)邏輯框圖如圖1所示。

圖1智能采集器的系統(tǒng)邏輯框圖

       硬件結(jié)構(gòu)原理圖如圖2所示

圖2、智能采集器硬件結(jié)構(gòu)原理圖

       智能采集器的主控MCU為STC89C516RD+[1]，該單片機是宏晶科技公司推出的新一代超強抗干擾、高速、低功耗的MCU，其指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051單片機, 其晶振為11.0592MHz，串行接口電平轉(zhuǎn)換芯片為ADM202，模擬開關(guān)CD4066實現(xiàn)了專用鍵盤與標(biāo)準鍵盤的分時復(fù)用，電源直接從主機的PS/2口供電，蜂鳴器和指示燈由CPU控制。

       1.2軟件設(shè)計

       智能采集器的軟件工作流程如圖3所示：

                                            圖3 程序工作原理圖
 
        系統(tǒng)通過RS-232通信接口發(fā)送命令請求到第二代身份證閱讀器，讀出證件信息；經(jīng)過驗證后，保存到智能采集器中；再等待系統(tǒng)定義的熱鍵按下，一旦有熱鍵按下，智能采集器將相應(yīng)的信息取出；處理之后發(fā)送到PC機的PS/2鍵盤接口，在光標(biāo)閃爍處顯示相應(yīng)信息。 

       本系統(tǒng)包括系統(tǒng)初始化(如各寄存器初始化、串口初始化、端口初始化等) 、數(shù)據(jù)采集、GBK編碼轉(zhuǎn)換、鍵盤事件處理、數(shù)據(jù)發(fā)送等模塊。采用軟件控制程序的循環(huán)執(zhí)行，以達到實時檢測并發(fā)送信息的目的。

        在數(shù)據(jù)通信方面，使用了單片機自帶的USART通用同步異步接收傳輸器，采取異步工作模式，8位數(shù)據(jù)格式。因此需在程序啟動時對相關(guān)寄存器進行初始化。同時須與身份證閱讀器同步傳輸波特率。

       由于CPU使用11.0592MHz的晶振，采用高速通信模式，根據(jù)文獻2可得公式：

       要計算的波特率= 2SMOD.Fosc/64，設(shè)置波特率為9600，F(xiàn)osc應(yīng)等于FDH。

MOVLW  FDH

MOVWF  SPBRG                ;設(shè)置波特率為9600

       通信亦采用輪詢方式[3]，智能采集器通過連接端口，不斷向身份證閱讀器發(fā)送卡片輪詢命令（命令格式：AA AA AA 96 69 00 03 20 01 22），當(dāng)收到應(yīng)答信息為（AA AA AA 96 69 00 08 00 00 9F 00 00 00 00 97）時，則表示閱讀器已經(jīng)檢測到有效的二帶身份證卡了，然后進行相關(guān)數(shù)據(jù)采集處理。使用MOV  INDEX, W語句取得接收身份證數(shù)據(jù)，使用MOV SDA,C  語句發(fā)送命令數(shù)據(jù)。 

       出錯處理部分對主流程和按鍵輪詢部分分別進行糾錯。為防止程序進入死循環(huán)，添加了斷電功能，用于對智能采集器的重啟糾錯。

       系統(tǒng)采用結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計方案，具有較好的模塊性、可移植性和可修改性；系統(tǒng)通過主控流程管理和調(diào)度其他模塊，其主程序流程如圖4：

圖4 主程序流程圖

       2關(guān)鍵技術(shù)分析

       2.1漢字編碼轉(zhuǎn)換

       為了進行漢字信息處理，國家專門于1981年頒布了國標(biāo)GB2312――《信息交換漢字編碼字符集》。其中共收集了漢字6763個，并確定每個漢字采用兩字節(jié)編碼。區(qū)位碼和國際碼這兩種漢字編碼都由國標(biāo)GB2312規(guī)定?？紤]到GB2312支持的漢字太少，1995年的漢字擴展規(guī)范GBK1.0收錄了21886個符號，它分為漢字區(qū)和圖形符號區(qū)。漢字區(qū)包括21003個字符。2000年的GB18030是取代GBK1.0的正式國家標(biāo)準。它是對GBK和GB2312編碼的進一步擴充[4]。

        由于第二代身份證卡內(nèi)存儲的漢字信息為GB13000編碼，考慮到本智能采集器除了應(yīng)用于銀行、電信、郵政等終端設(shè)備相連外，還需要和其他PC機相連，對于連接PC機，經(jīng)測試目前windows98以上的操作系統(tǒng)都支持GB1300，可以將閱讀器中的漢字編碼直接顯示，而當(dāng)前許多終端設(shè)備主要使用GB2312字庫、GBK字庫、GB18030字庫，這就需要根據(jù)終端支持的字庫不同，將閱讀器中的漢字編碼進行適當(dāng)?shù)奶幚砗箫@示在不同類型的終端設(shè)備上。鑒于此，我們在設(shè)計中考慮到漢字編碼的兼容性和用戶操作的方便性，選擇在智能采集器中采用GBK漢字庫,并建立GB1300和GBK對應(yīng)的編碼字典，如果終端設(shè)備只支持GB2312字庫，則在讀取閱讀器中的漢字編碼后，通過查找字典，將GB1300編碼轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的區(qū)位碼，對于不能查找到的冷僻字，則自動忽略；如果終端設(shè)備支持GBK或GB18030，則輸出GBK編碼直接顯示。實踐證明，該方案不僅可以兼容當(dāng)前絕大部分終端設(shè)備，而且能無縫連接到PC機上的各類應(yīng)用。

      2.2專用鍵盤和標(biāo)準鍵盤的分時復(fù)用

       由于本程序要實現(xiàn)采集器專用鍵盤與宿主機標(biāo)準鍵盤的分時復(fù)用，所以按照使用手冊將相關(guān)插頭、插座對接。根據(jù)程序檢測相應(yīng)針腳的電平高低來判斷允許那個數(shù)據(jù)信號輸出，從而通過選擇不同的輸入地址線，選擇不同的輸入設(shè)備，達到分時復(fù)用的目的。

       2.3身份證數(shù)據(jù)幀格式解析
  

        公安部已經(jīng)嚴格規(guī)定了二代證的信息儲存格式如表1所示：

       表一: 二代身份證數(shù)據(jù)格式

       智能采集器通過輪詢發(fā)現(xiàn)二代證閱讀器中已經(jīng)存在身份信息時，則向連接端口發(fā)送AA AA AA 96 69 00 03 30 01 32命令，可以按照上面給定的格式讀取相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息。其中：性別字段目前的代碼為1-男，2-女，9-其他；家庭住址字段中注意‘-’的識別；追加信息字段表示地址變更信息，若沒有變更，則該字段為空；對于照片信息，智能采集器只是負責(zé)將編碼信息按特定的字符流傳輸?shù)浇K端或PC機上，然后使用公安部提供的SDK解密顯示圖像；目前只能在windows 平臺上實現(xiàn)圖像顯示。

        3、結(jié)束語

       本智能采集設(shè)備支持即插即用，采用專用鍵盤設(shè)計，不需要切換輸入法，在銀行、電信、郵政等行業(yè)應(yīng)用時，不需要對原有系統(tǒng)的軟硬件作任何改動，即可進行第二代居民身份證信息的自動錄入操作；使用方便快捷。通過實際應(yīng)用于成都市建設(shè)銀行部分支行前臺營業(yè)服務(wù)系統(tǒng)表明：本設(shè)計方案消除手動錄入錯誤，減少工作量，提高了工作效率。

       參考文獻

       [1]、STC增強型8051單片機中文指南（RC/RD+系列）http://www.MCU-Memory.com;

      [2]、武慶生、仇海 彈片機原理與應(yīng)用 電子科技大學(xué)出版社 1998 P82;

      [3]、徐樂年,劉坤,劉明輝 基于M-BUS的智能采集器的設(shè)計與應(yīng)用 工礦自動化 2006.4 P268

      [4]、何江水,高有行 VxWorks漢字的顯示支持 微計算機信息，2005,5 :142-144